{"id":6922,"date":"2020-10-08T11:11:08","date_gmt":"2020-10-08T09:11:08","guid":{"rendered":"https:\/\/igfae.usc.es\/~igfae-old\/?p=6922"},"modified":"2021-03-24T15:18:33","modified_gmt":"2021-03-24T13:18:33","slug":"el-agujero-negro-siempre-pia-dos-veces","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/igfae.usc.es\/~igfae-old\/es\/el-agujero-negro-siempre-pia-dos-veces\/","title":{"rendered":"El agujero negro siempre \u201cp\u00eda\u201d dos veces: nuevas pistas permiten descifrar la forma de estos objetos c\u00f3smicos"},"content":{"rendered":"

Un equipo de astr\u00f3nomos, liderado por el nuevo investigador de ondas gravitacionales del Instituto Galego de F\u00edsica de Altas Enerx\u00edas (IGFAE) Juan Calder\u00f3n Bustillo, revela que cuando dos agujeros negros se fusionan, el agujero negro remanente emite pulsos de ondas gravitacionales, similares a las de un faro, que permiten averiguar su forma. El estudio se publica hoy en <\/strong>Communications Physics<\/em><\/strong> de la revista Nature.<\/strong><\/p>\n

Los agujeros negros se encuentran entre los objetos m\u00e1s fascinantes del Universo. En su superficie, conocida como \u201chorizonte de eventos\u201d, la gravedad se torna tan fuerte que ni siquiera la luz puede escapar a su atracci\u00f3n. Normalmente, los agujeros son criaturas aletargadas y silenciosas que van devorando cualquier objeto que se les acerque demasiado. Sin embargo, de vez en cuando, estas bestias c\u00f3smicas colisionan y se fusionan, dando lugar a uno de los eventos m\u00e1s catastr\u00f3ficos que se pueden dar en el Cosmos. Durante dicho proceso, un agujero negro reci\u00e9n nacido y muy deformado libera ingentes cantidades de energ\u00eda mientras adquiere su forma final. Este fen\u00f3meno, que dura apenas una fracci\u00f3n de segundo, ofrece una oportunidad \u00fanica de observar agujeros negros que cambian r\u00e1pidamente de forma, y permite estudiar la gravedad en condiciones extremas.<\/p>\n

Si bien las colisiones de agujeros negros no producen luz, pueden ser observadas gracias a las ondas gravitacionales \u2014deformaciones del propio tejido espacio-temporal\u2014 que originan. Durante d\u00e9cadas se ha postulado que, tras la colisi\u00f3n, el comportamiento del agujero negro remanente es clave para estudiar la gravedad en detalle, y que \u00e9ste deber\u00eda estar codificado en las ondas gravitacionales.<\/p>\n

Hoy la revista Communications Physics<\/em> de Nature <\/em>publica un trabajo<\/a> liderado por Juan Calder\u00f3n Bustillo, nuevo investigador postdoctoral Junior Leader<\/em> de \u201cla Caixa\u201d – Marie Curie Fellow en el IGFAE, en colaboraci\u00f3n con el Georgia Institute of Technology<\/em> (Atlanta, EE. UU), que revela c\u00f3mo las ondas gravitacionales llevan impresas la forma del agujero negro final seg\u00fan consigue su forma definitiva.<\/p>\n

\u201cHemos simulado colisiones de agujeros negros en superordenadores, y hemos comparado la forma cambiante del agujero negro final con las ondas gravitacionales que emite\u201d, comenta Christopher Evans, estudiante de doctorado en el Georgia Institute of Technology<\/em> y coautor del art\u00edculo. \u201cAs\u00ed hemos descubierto que estas se\u00f1ales son mucho m\u00e1s ricas y complejas de lo que se pensaba y nos permiten entender la forma del agujero.\u201d<\/p>\n

Las ondas gravitacionales emitidas por estas colisiones son se\u00f1ales muy simples, conocidas como chirps<\/em> o gorjeos. \u201cA medida que los dos agujeros se aproximan cada vez m\u00e1s r\u00e1pido, emiten una se\u00f1al cuya frecuencia y amplitud va creciendo y que nos informa sobre la velocidad y el tama\u00f1o de la \u00f3rbita que describen\u201d, explica Juan Calder\u00f3n Bustillo. \u201cTras la colisi\u00f3n, el agujero negro remanente emite una se\u00f1al con una frecuencia o nota constante que se apaga r\u00e1pidamente, como sucede al golpear una campana\u201d. Este fen\u00f3meno se repite en todas las ondas gravitacionales que se han observado hasta ahora, en las cuales hemos visto la colisi\u00f3n \u201cdesde arriba\u201d. Sin embargo, el estudio ha revelado que algo totalmente distinto sucede si estas se\u00f1ales se observan desde el plano orbital \u201co el ecuador\u201d de la colisi\u00f3n.<\/p>\n

\"\"<\/a>

a: Etapas de una fusi\u00f3n de agujeros negros. Inicialmente, durante la etapa de espiral, ambos agujeros orbitan uno en torno al otro, aproxim\u00e1ndose paulatinamente. Despu\u00e9s, ambos agujeros se fusionan, formando un agujero muy distorsionado. Finalmente, durante la etapa de relajamiento, el nuevo agujero final consigue su forma final. b: Frecuencia de las se\u00f1ales observadas \u201cdesde arriba\u201d de la colisi\u00f3n (izquierda) y desde varias posiciones en el plano orbital (resto) en funci\u00f3n del tiempo. La primera se\u00f1al muestra la caracter\u00edstica forma de \u201cgorjeo\u201d, en la que tanto amplitud como frecuencia se incrementan a medida que pasa el tiempo. Las otras tres muestra que, tras la colisi\u00f3n (en t=0) la frecuencia baja y sube una vez m\u00e1s, produciendo un segundo gorjeo (rodeado en amarillo).<\/p><\/div>\n

Se\u00f1ales complejas seg\u00fan la forma del agujero<\/strong><\/p>\n

El equipo encontr\u00f3 que el agujero negro final emite se\u00f1ales mucho m\u00e1s complejas, con una nota que se vuelve grave y aguda varias veces, antes de apagarse. Dicho de otro modo, el agujero \u201cp\u00eda\u201d varias veces y no una, como normalmente se espera. Dichas se\u00f1ales est\u00e1n relacionadas con su forma, que act\u00faa como una especie de faro de ondas gravitacionales. Cuando los agujeros que chocan tienen distintos tama\u00f1os, el agujero resultante tiene inicialmente una forma como de casta\u00f1a, con un lado en forma de punta y el otro m\u00e1s redondeado y uniforme. El hallazgo de este trabajo es que el agujero emite se\u00f1ales m\u00e1s intensas desde sus regiones m\u00e1s curvadas, que son las que rodean la punta. Dado que este agujero tambi\u00e9n rota, la punta y la \u201cespalda\u201d van apuntando en todas direcciones de modo alternativo, dando lugar a los gorjeos m\u00faltiples.<\/p>\n

\"\"<\/a>


Cr\u00e9dito: C. Evans, J. Detalle de la forma del agujero negro final (visto desde arriba) y su forma de \u201ccasta\u00f1a\u201d. Tres regiones de alta emisi\u00f3n (en amarillo) se acumulan cerca de la punta. El agujero rota, apuntando sucesivamente en todas las direccio-nes. Cr\u00e9dito: C. Evans, J. Calder\u00f3n BustilloCalder\u00f3n Bustillo<\/p><\/div>\n

\u201cDurante mucho tiempo se ha conjeturado que el comportamiento de los agujeros negros y las ondas que emiten est\u00e1n relacionados. Nuestro estudio proporciona el primer ejemplo expl\u00edcito de esta relaci\u00f3n\u201d, recalca Pablo Laguna, exdecano de la facultad de f\u00edsica del Georgia Institute of Technology<\/em> y ahora profesor en la Universidad de Texas (Austin, EE. UU).<\/p>\n

\u00abEl a\u00f1o pasado, el Event Horizon Telescope<\/em> obtuvo la primera imagen de un agujero negro, conocido como M87. Sin embargo,\u00a0es un agujero negro que est\u00e1 m\u00e1s bien en reposo y no experimenta cambios importantes. En el futuro, los detectores de ondas gravitacionales podr\u00edan permitirnos comprender c\u00f3mo se comportan agujeros negros reci\u00e9n nacidos, mientras experimentan cambios r\u00e1pidos y violentos, lo cual permitir\u00eda poner a prueba la teor\u00eda de la gravedad de Einstein con un detalle sin precedentes\u201d, concluye Calder\u00f3n.<\/p>\n

El IGFAE es un centro mixto de la Universidad de Santiago (USC) y la Xunta de Galicia, acreditado como Unidad de Excelencia \u201cMar\u00eda de Maeztu\u201d (el \u00fanico centro de Galicia con esta distinci\u00f3n) y Centro Singular de Investigaci\u00f3n del Sistema Universitario de Galicia. Esta actividad se cofinancia con cargo al Programa Operativo FEDER Galicia 2014-2020.<\/p>\n

Referencias:<\/p>\n

Calderon Bustillo, J., Evans, C., Clark, J.A. et al. Post-merger chirps from binary black holes as probes of the final black-hole horizon. Commun Phys<\/em> 3<\/strong>, 176 (2020).<\/p>\n

https:\/\/doi.org\/10.1038\/s42005-020-00446-7<\/p>\n

https:\/\/www.nature.com\/articles\/s42005-020-00446-7<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

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