12/05/2022

LIGO i VIRGO haurien detectat un forat negre impulsat per ones gravitacionals

Clic per engrandir. Imatge artística de dos forats negres formant un sistema binari. Crèdit: Aurore Simonnet.

Les ones gravitacionals poden portar impuls com la matèria. Durant les col·lisions de forats negres, el forat negre produït pot trobar-se impulsat per aquestes ones com un coet que emet gasos. Els detectors LIGO i VIRGO ara semblen confirmar l'existència d'aquest fenomen amb la font d'ona anomenada GW200129.

A mesura que el LHC bat el seu rècord energètic i es prepara per impulsar encara més el nostre coneixement sobre allò infinitament petit, altres màquines gegants produïdes pel cervell col·lectiu de la noosfera estan impulsant el nostre coneixement sobre allò infinitament gran gràcies a l'auge de l'astronomia gravitatòria.

En altres articles  s'havia explicat que l'astrofísic Vijay Varma i els seus col·legues havien arribat a la conclusió que els detectors d'ones gravitacionals LIGO i VIRGO haurien de ser capaços de destacar els forats negres formats per la fusió de dos forats negres estel·lars que es trobarien impulsats com a resposta a aquest esdeveniment mitjançant una emissió dirigida d'aquestes ones, prenent impuls, tal com produeixen els gasos expulsats per un coet.

Ara amb seu a l'Institut Max Planck de Física Gravitacional de Potsdam, Alemanya, Vijay Varma creu que ha confirmat aquest escenari amb els seus companys, tal com expliquen els investigadors en un article publicat a Physical Review Letters i en accés gratuït a  arXiv.

Presentació del descobriment de les ones gravitatòries. Podeu triar l'idioma de subtitulació a la
configuració del video. Crèdit: Institut Max Planck de Física Gravitacional.

Una de les claus de l'enigma dels forats negres intermedis?

Els astrofísics relativistes van analitzar el senyal de l'ona gravitatòria que va arribar a la Terra el 29 de gener de 2020, i per tant, provenia de la font GW200129. És coherent amb el que es pot simular en un super-ordinador amb un forat negre produït per la fusió d'un forat negre binari i que seria catapultat fora del seu lloc de naixement a una velocitat de 5 milions de quilòmetres per hora.

El processament de la informació del senyal, que depèn de diversos paràmetres com les masses i els moments angulars de les estrelles compactes inicials, suggereix que el pla orbital del forat negre binari estava animat per un moviment de precessió. Tanmateix, això és precisament el que hauria de conduir a una forta emissió d'ones gravitacionals que propulsin el forat negre final a gran velocitat, segons les simulacions d'aquest tipus d'esdeveniments. Aquest resultat és perfectament coherent amb la part de l'anàlisi que porta a admetre com a probable el moviment final del forat negre a una velocitat d'aproximadament 1/200e de la llum.

Aquest resultat és especialment interessant en el context de les teories que expliquen la formació de forats negres de diverses desenes de masses solars, o fins i tot forats negres de masses intermèdies, en entorns especialment densos en estrelles, com ara cúmuls globulars i cúmuls estel·lars nuclears. De fet, aquests escenaris es basen en formacions en sèrie de forats negres binaris que es fusionaran en espiral els uns cap als altres després de les pèrdues d'energia per emissió d'ones gravitatòries, segons el procés reconegut ara com a clàssic. L'etapa amb una propulsió brusca del forat negre final pot ajudar a que es produeixi una trobada amb un altre forat negre i així catalitzar la formació de forats negres binaris que repetiran el procés conduint a un creixement continu de la massa de forats negres, a partir d'aquells resultant del col·lapse de les estrelles a forats negres intermedis.

Malgrat això, els càlculs mostren que als cúmuls globulars hi ha una probabilitat d'aproximadament un 0,5% que la velocitat de propulsió de l'ona gravitatòria d'un forat negre "no l'expulsi" del cúmul. En un cúmul estel·lar nuclear, la probabilitat de romandre lligat al cúmul és d'aproximadament d'un 8%.


Ho he vist aquí.