Impresión artística del experimento de detección de ondas gravitacionales cósmicas LISA. Con tales medidas futuras, será posible mirar profundamente en el patio trasero del agujero negro. Fuente: NASA
La primera detección directa de ondas gravitacionales en 2015 abrió una nueva ventana al universo, en particular al observar la fusión de pares de agujeros negros masivos. Este joven campo de investigación ha madurado muy rápidamente y hasta ahora se han observado docenas de fusiones de agujeros negros.
Las observaciones actuales se limitan a las etapas finales del colapso, que a menudo duran solo unos segundos, cuando las ondas gravitacionales emitidas son extremadamente fuertes. Afortunadamente, se están realizando varios experimentos nuevos que permitirán a los científicos observar pares de agujeros negros durante mucho más tiempo antes de que se fusionen, posiblemente durante años.
Cuando comiencen a surgir estas mediciones mucho más precisas, los investigadores querrán estar preparados y ser capaces de interpretarlas. Pippa Cole, investigadora postdoctoral en el grupo de Gianfranco Bertone y primera autora de un nuevo artículo publicado en astronomía de la naturalezaexplica: “Con las mediciones actuales, podemos aprender algunos datos sobre los agujeros negros que se fusionan, pero muy poco sobre el entorno en el que se produce la fusión. El entorno en sí es extremadamente interesante. Por ejemplo, puede enseñarnos sobre uno de los otros misterios actuales de la astrofísica: el misterio de la materia oscura. Cuando podamos usar un detector próximo como LISA para observar la fusión de agujeros negros durante mucho más tiempo, será posible hacer afirmaciones significativas sobre su entorno.
Entornos de agujeros negros
Hay al menos tres tipos diferentes de entornos interesantes que pueden rodear a los agujeros negros. El más famoso de ellos es el llamado disco de acreción, un disco de gas muy caliente que se arremolina alrededor de un agujero negro, similar a los recientemente fotografiados por el Event Horizon Telescope. Pero también hay otras posibilidades.
Un agujero negro puede estar rodeado por una nube de partículas ultraligeras, formando una estructura que los astrónomos han denominado átomo gravitacional. Y finalmente, puede haber materia oscura, una forma esquiva de materia que parece impregnar el cosmos en todas las escalas, pero cuya naturaleza esencial sigue siendo desconocida. Se espera que se agrupe alrededor de los agujeros negros a medida que se forman y crecen, creando configuraciones de alta densidad llamadas picos.
Cole afirma: “Lo hermoso es que con las nuevas observaciones será posible distinguir entre las tres situaciones, así como distinguirlas del caso en el que el patio trasero de un agujero negro está simplemente vacío, donde dos agujeros negros giran en espiral alrededor de cada uno”. otro en el vacío. Pudimos desarrollar técnicas estadísticas que, con suficientes datos y una diferencia de masa lo suficientemente grande entre los dos agujeros negros, deberían poder distinguir los cuatro escenarios muy claramente”.
Según Cole y sus colegas, la próxima generación de experimentos podrá identificar ondas gravitacionales generadas por fusiones de agujeros negros en presencia de un entorno, ya sea un disco de acreción, un átomo gravitatorio o un pico de materia oscura. Esto abre la posibilidad de buscar nuevas partículas ultraligeras y candidatos a materia oscura utilizando ondas gravitacionales.
Bertone dice: “Son tiempos emocionantes. Estamos a punto de entrar en una nueva era en física y astronomía. materia oscura y nuevas partículas en el universo.
Proporcionado por la Universidad de Amsterdam