Un reciente estudio liderado por el Instituto Gallego de Altas Energías ha dado una explicación a la existencia de agujeros negros cuya masa desafía los procesos de formación tradicionales, como el colapso gravitacional de una estrella masiva. Este descubrimiento arroja luz sobre el enigma del «vacío de la supernova de inestabilidad de pares», donde se ubican ciertos agujeros negros de masas inesperadas.
Descubrimiento del Evento GW190521
En 2019, los observatorios LIGO y Virgo detectaron el evento GW190521, un fenómeno de ondas gravitacionales que representó la fusión de dos agujeros negros de 66 y 85 masas solares, dando lugar a uno de 142 masas solares.
Lo sorprendente fue la masa del agujero negro de 85 masas solares, que se encuentra en un rango donde, según las teorías existentes, no debería haberse formado a través del colapso estelar.
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Procesos Comunes de Formación de Agujeros Negros
- Colapso Gravitacional de una Estrella Masiva:
Este es el mecanismo más común. Ocurre cuando una estrella masiva agota su combustible nuclear, lo que provoca un colapso de su núcleo. Si la masa del núcleo es suficiente, se forma un agujero negro. - Fusiones de Estrellas de Neutrones o Agujeros Negros:
En sistemas binarios, dos objetos compactos pueden orbitarse hasta fusionarse, formando un agujero negro si su masa combinada supera el límite necesario.
La Formación Jerárquica: Una Explicación Alternativa
El estudio publicado en The Astrophysical Journal propone que algunos agujeros negros, como el del evento GW190521, se forman mediante fusiones jerárquicas, es decir, la fusión de agujeros negros más pequeños en entornos densos como cúmulos estelares o núcleos galácticos activos.
Características de este Proceso:
- Las fusiones múltiples requieren regiones con pozos gravitacionales profundos, lo que evita que el agujero negro resultante sea expulsado por su impulso asimétrico.
- Las propiedades como la masa, el giro y la velocidad de retroceso permiten inferir detalles sobre los «ancestros» de los agujeros negros fusionados.
Implicaciones del Descubrimiento
Este enfoque jerárquico sugiere que los agujeros negros de masa intermedia, aquellos que ocupan el vacío de inestabilidad de pares, se desarrollan en condiciones específicas que incluyen:
- Entornos densos y gravitacionalmente intensos, como los núcleos de galaxias activas.
- Evoluciones dinámicas complejas, donde múltiples fusiones contribuyen al crecimiento progresivo de los agujeros negros.
Perspectiva de «Árbol Genealógico»
La investigación introduce la idea de trazar un «árbol genealógico» de los agujeros negros, conectando sus propiedades actuales con los eventos y fusiones que los formaron. Esto abre nuevas oportunidades para entender las dinámicas de crecimiento de los agujeros negros en el universo.
Un Nuevo Capítulo en la Astrofísica
El descubrimiento y análisis del evento GW190521 y los procesos jerárquicos subyacentes ofrecen una visión más amplia sobre la formación de agujeros negros de masa intermedia. Este avance no solo amplía nuestro conocimiento del cosmos, sino que también redefine las condiciones y escenarios en los que estos colosos gravitacionales pueden surgir.
