Clic a la imatge per engrandir. L'astronomia d'ones gravitacionals ja no es conforma amb comptar simplement les fusions de forats negres. Comença a revelar com i on es formen els forats negres, i què ens diu això sobre la vida i la mort d'estrelles massives. Crèdit: Dabarti, Adobe Stock
I si els forats negres més grans no haguessin nascut tan grans? Les ones gravitacionals ara expliquen una història diferent i molt més turbulenta.
És a dir, s’han detectat ones gravitacionals. Aquestes fluctuacions en l'espai-temps provenen de la fusió de dos forats negres unes 30 vegades la massa del nostre Sol. Descobreix en aquest vídeo com els científics de LIGO van poder fer aquestes primeres mesures.
Quelcom que seria unes 10.000 vegades més petit que el nucli d'un àtom, és fa difícil d'imaginar. Tot i això, això és el que els detectors, com l'Observatori d'ones gravitacionals per interferometria làser (LIGO), són capaços de detectar. Ones en l'espai-temps causades pels fenòmens més energètics i violents de l'Univers, però l'amplitud dels quals, després d'un viatge de milions, o fins i tot milers de milions d'anys llum fins a la Terra, es redueix a gairebé res.
Aquestes ones gravitacionals conserven l'empremta dels seus orígens. Parelles d'estrelles de neutrons en òrbita l'un al voltant de l'altre o estrelles gegants que exploten com a supernoves. Les primeres d'aquestes ondulacions en l'espai-temps detectades per LIGO el 2015 van ser causades per la col·lisió de dos forats negres situats a 1.300 milions d'anys llum del nostre Sistema Solar.
Sabies que el 2015, LIGO (Observatori d'Ones Gravitacionals amb Interferometre Làser) va detectar per primera vegada ones gravitacionals. El senyal provenia de dos forats negres en col·lisió a milers de milions d'anys llum de distància, confirmant una predicció clau de la teoria de la relativitat general d'Einstein i obrint una nova manera d'observar l'univers. Crèdit: X, @cosmosarcive.
Ones gravitacionals que transporten informació valuosa sobre els seus orígens
I és en un catàleg d'aquestes ones gravitacionals que un equip de la Universitat de Cardiff (Regne Unit) acaba de fer un descobriment. La quarta versió del Catàleg de Transients d'Ones Gravitacionals (GWTC). Aquest catàleg enumera no menys de 153 fusions de forats negres detectats amb un alt nivell de confiança. Els investigadors volien entendre què ens diuen sobre la història d'aquests objectes extrems.
La seva conclusió, publicada a la revista Nature Astronomy, és sorprenent: no tots els forats negres detectats són iguals. Semblen pertànyer a dues famílies molt diferents.
La primera correspon al que els astrofísics estaven esperant: forats negres originats directament del col·lapse d'estrelles massives. Però la segona població, més massiva, no encaixa en aquest escenari clàssic. La seva característica revela una història molt més caòtica, que algunes teories ja havien considerat.
Situat aproximadament a 28.000 anys llum de la Terra, el cúmul globular M80 conté centenars de milers d'estrelles unides per la gravetat. En entorns tan densos, s'afavoreix la formació de forats negres a través de successives fusions. Crèdit: NASA, ESA, STScI i A. Sarajedini (Universitat de Florida)
Forats negres nascuts del caos dels cúmuls estel·lars
Aquests gegants còsmics no van néixer d'una sola estrella. Es van formar a través d'una sèrie de col·lisions en entorns on les estrelles poden estar fins a un milió de vegades més densament agrupades que a la rodalia del Sol: els nuclis dels cúmuls estel·lars. Allà, els forats negres es poden trobar, fusionar... una vegada i una altra.
Una pista clau recolza aquesta hipòtesi: la seva rotació. A diferència dels forats negres de menor massa, aquests giren lentament, mentre que els més massius giren més ràpid i en direccions aparentment aleatòries. Aquesta és una característica típica de les fusions successives, on cada col·lisió "remena les cartes".
Un altre misteri resolt?
L'estudi també aporta nova llum sobre una "mass gap" (bretxa de massa). Aquest fenomen, descrit per teories i vinculat al fenomen d'inestabilitat de parells, segons alguns models, es produeix al voltant de 45 masses solars, quan una estrella molt massiva pot ser destruïda completament sense deixar un forat negre. El catàleg GWTC-4 conté objectes que semblen estar situats en o prop d'aquesta zona sensible.
Hauríem de revisar les teories sobre l'evolució estel·lar? No necessàriament, segons els autors d'aquest treball. La seva interpretació més sòlida és que aquests forats negres no van néixer en un simple escenari de col·lapse d'una sola estrella, sinó en el caos dels cúmuls estel·lars on les fusions repetides poden crear objectes cada cop més massius. En altres paraules, els forats negres més grans detectats per les ones gravitacionals podrien ser supervivents d'una història turbulenta, escrita a través d'una sèrie de col·lisions.
Ho he vist aquí.
