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Redacción
Lunes, 16 abril 2018
Astrofísica

Fusiones entre agujeros negros en cúmulos de estrellas, ¿más comunes de lo creído?

Las parejas de agujeros negros (sistemas binarios) con masa comparable a la de estrellas se forman cuando dos agujeros negros, creados a partir de los núcleos de dos estrellas masivas, empiezan a orbitar uno alrededor del otro. Al final, esos dos agujeros negros se fusionan en una espectacular colisión que, por lo que se sabe, libera una enorme cantidad de energía en forma de ondas gravitacionales.

 

Ahora, un nuevo estudio sugiere que los agujeros negros podrían emparejarse en sistemas binarios  y fusionarse en múltiples ocasiones, produciendo de este modo otros mucho más masivos que aquellos que se forman a partir de estrellas individuales. Estos agujeros negros de "segunda generación" serían más habituales de lo pensado en cúmulos globulares integrados por cientos de miles de estrellas o incluso millones.

 

 

La investigación la han realizado Carl L. Rodriguez, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos, Pau Amaro-Seoane, del Instituto de Estudios Espaciales de Cataluña (IEEC) en la Universidad Autónoma de Barcelona y el Instituto de Ciencias del Espacio vinculado al Consejo Superior de Investigaciones Científicas de España, así como Sourav Chatterjee y Frederic A. Rasio, de la Universidad del Noroeste en Estados Unidos.

 

Estos científicos emplearon una supercomputadora llamada Quest, en la Universidad del Noroeste, para simular las complejas interacciones que se producen dentro de 24 cúmulos estelares, cuyo tamaño va de 200.000 a 2 millones de estrellas, y abarcando una amplia gama de densidades y de composiciones químicas (nivel de abundancia de otros elementos químicos aparte del hidrógeno y el helio). Las simulaciones modelan la evolución de estrellas individuales dentro de estos cúmulos a lo largo de 12.000 millones de años, siguiendo sus interacciones con otras estrellas, así como la formación y evolución de los agujeros negros. Las simulaciones también modelan las trayectorias de los agujeros negros una vez se forman.

 

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Un momento de una simulación que muestra una pareja de agujeros negros formados en el centro de un cúmulo estelar denso. (Imagen: Northwestern Visualization/Carl Rodriguez)

 

Se ha venido creyendo que si los agujeros negros no estuvieran ligados gravitacionalmente, ninguno afectaría al otro, y se limitarían a pasar uno junto al otro, sin que nada cambiase. Sin embargo, hay que tener en cuenta la influencia de las ondas gravitacionales, que emanan de objetos masivos orbitantes, como dos agujeros negros muy cercanos entre sí.

 

Los autores del nuevo estudio decidieron añadir, en sus simulaciones de cúmulos globulares, los efectos relativistas predichos por Einstein. Después de ejecutar las simulaciones, observaron agujeros negros fusionándose entre sí y formando de este modo nuevos agujeros negros con más masa, dentro de los cúmulos estelares. Sin los efectos relativistas, la mayoría de los agujeros negros de sistemas binarios serían expulsados del cúmulo antes de que pudieran fusionarse. Las expulsiones se deberían a alteraciones orbitales provocadas por otros agujeros negros. Sin embargo, al tener en cuenta los efectos relativistas en la marcha de las simulaciones, resultó que casi la mitad de los agujeros negros de sistemas binarios se fusionaron dentro de sus cúmulos estelares, creando una nueva generación de agujeros negros más masivos que aquellos formados a partir de las estrellas.

 

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