El universo es hoy un poco menos misterioso gracias a una investigación internacional liderada por el Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) que ha conseguido medir por primera vez la velocidad y dirección del movimiento de retroceso de un agujero negro. El estudio, que acaba de ser publicado en la prestigiosa Nature Astronomy, ha sido coordinado por el investigador Ramón y Cajal del IGFAE Juan Calderón Bustillo, y ha contado con la participación del estudiante de doctorado en la Universidad China de Hong Kong Samson Leong y del investigador posdoctoral en la Universidad Estatal de Pensilvania Koustav Chandra.

«Los agujeros negros pueden formar “parejas” que se orbitan el uno al otro hasta acabar fusionándose. Durante este proceso emiten una gran cantidad de ondas gravitacionales [perturbaciones del espacio-tiempo que se propagan a la velocidad de la luz], que podemos imaginar como balas que se proyectan hacia todas partes», explica el físico Juan Calderón. «Entonces, sucede algo similar a cuando disparas una escopeta: por un lado, la bala sale despedida a cientos de kilómetros por hora y, por otro, la propia arma sufre un movimiento de retroceso. Es lo que se conoce como conservación del momento lineal. En el caso de los agujeros negros, la velocidad de retroceso puede ser de hasta miles de kilómetros por segundo», continúa el investigador.

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Adrián García Seoane

Para saber la velocidad y orientación de este movimiento, el equipo de científicos tuvo en cuenta que el aspecto de las ondas gravitacionales emitidas en diferentes direcciones es muy cambiante, por lo que pudieron determinar exactamente dónde se encontraba la Tierra respecto a la dirección de retroceso del agujero negro. «Fue un método que se nos ocurrió allá por el 2018, y demostramos que nos permitiría medir retrocesos usando los detectores actuales», indica Calderón. «Podemos entender una fusión de agujeros negros como una orquesta que está tocando varios instrumentos a la vez, pero con una particularidad: dependiendo de dónde estemos, oiremos distintas combinaciones de instrumentos, lo que nos permite conocer con exactitud dónde nos encontramos alrededor de la orquesta», expone el investigador del IGFAE.

Así, el equipo concluyó que el agujero negro estudiado —situado a 2.300 millones de años luz y descubierto a través de una onda gravitacional registrada en el 2019— salió disparado a más de 50 kilómetros por segundo, velocidad suficiente como para ser expulsado de cualquier cúmulo globular, es decir, de un grupo de estrellas compacto que orbita alrededor de un núcleo galáctico. Los investigadores también midieron los ángulos de la trayectoria del agujero negro respecto a la Tierra, el eje de su órbita y la línea de separación de ambos agujeros antes de su fusión. «La trayectoria forma unos 40 grados con respecto a la Tierra, así que sabemos que no impactará con nosotros», bromea Calderón.

Esta investigación abre ahora la puerta a estudiar las fusiones de agujeros negros combinando ondas gravitacionales y magnéticas, ya que «cuando dos agujeros se fusionan en un entorno denso pueden llegar a producir señales electromagnéticas a medida que el agujero negro final atraviesa e incendia dicho entorno, como un nucleo galáctico activo». «Estas combinaciones de señales nos pueden permitir entender estos entornos en gran detalle y hasta medir el ritmo de expansión del universo», afirma Samson Leong, coautor del estudio.

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