Los astrónomos han escuchado el 'zumbido' de un agujero negro recién nacido por primera vez


Cuando golpeas una campana con un martillo, suena durante un tiempo después, ya que el metal vibrante continúa resonando. Y, como resulta, cuando golpeas un calabozo con otro agujero negro, ocurre algo similar: solo que en lugar de ondas de sonido, el agujero negro recién formado envía ondas gravitacionales ondulando a través del Universo.

Esas ondas gravitacionales son como un acorde, una maraña de notas. Codificado en estos, de acuerdo con la teoría de Einstein de relatividad general, debe haber información sobre la masa y el giro del agujero negro.

Ahora, en una nueva prueba de relatividad, un equipo de astrónomos ha descubierto cómo descifrar notas individuales en el acorde, o más bien, frecuencias en las ondas gravitacionales, y, por primera vez, han detectado dos de ellas, algo eso se pensaba imposible con nuestra tecnología actual.

Puede que no le sorprenda saber que, según la relatividad general, pudieron medir la masa y el giro del agujero negro.

Y también fueron capaces de inferir que estas eran las únicas propiedades detectables del agujero negro, apoyando el teorema sin cabello que establece que, también según la relatividad general, agujeros negros solo se puede caracterizar por masa y rotación (todas las demás propiedades son el "cabello").

"Todos esperamos que la relatividad general sea correcta, pero esta es la primera vez que lo confirmamos de esta manera". dijo el físico Maximiliano Isi del Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial del MIT.

"Esta es la primera medición experimental que logra probar directamente el teorema de no pelo. No significa que los agujeros negros no puedan tener cabello. Significa que la imagen de los agujeros negros sin cabello dura un día más".

La colisión en cuestión fue la primera que se detectó, GW 150914, en septiembre de 2015. Los científicos tradujeron las ondas gravitacionales en ondas sonoras, produciendo una señal de "chirrido"; así es como suena:

Justo cuando los dos agujeros negros se fusionan en uno, hay un breve período en el que el nuevo agujero negro oscila, enviando ondas gravitacionales más débiles. A esto se le llama ringdown, y los científicos habían asumido que sería demasiado débil detectarlo o analizarlo después del onda gravitacional pico en el momento de la colisión.

Anteriormente, el astrofísico Matthew Giesler de Caltech y sus colegas. había determinado, a través de simulaciones, que justo después del pico de la onda gravitacional, el período de respuesta incluyó una cacofonía de "sobretonos": tonos fuertes y de corta duración. Al analizar un chirrido de colisión en el contexto de armónicos, el equipo podría aislar una "firma" resonante del nuevo agujero negro.

Isi y su equipo tomaron este trabajo y lo aplicaron a GW 150914, enfocándose en el momento justo después del pico del chirrido. Y pudieron aislar la señal de llamada, incluso hasta identificar dos tonos distintos, correspondientes a distintas frecuencias vibratorias del nuevo agujero negro.

"Este fue un resultado muy sorprendente. La sabiduría convencional era que para cuando el agujero negro remanente se hubiera asentado de modo que cualquier tono pudiera ser detectado, los armónicos se habrían desvanecido casi por completo". dijo el astrofísico teórico Saul Teukolsky de la Universidad de Cornell.

"En cambio, resulta que los armónicos son detectables antes de que el tono principal se vuelva visible".

Einstein predijo que el tono y la descomposición de los tonos en el ringdown de una colisión de un agujero negro sería un producto directo de la masa y el giro del nuevo agujero negro. El equipo pudo medir el tono y la descomposición de los dos tonos, lo que a su vez les permitió sondear las propiedades del agujero negro.

La masa y el giro calculados a partir del tono y la descomposición de los tonos coincidieron con las mediciones anteriores de estas dos propiedades, lo que demuestra que la detección de los armónicos de la anilla de un agujero negro se puede lograr hoy, con los métodos actuales, lo que significa que la tecnología futura podría ser aún mayor.

"En el futuro, tendremos mejores detectores en la Tierra y en el espacio, y podremos ver no solo dos, sino decenas de modos, y precisar sus propiedades con precisión". Isi dijo.

"Si estos no son agujeros negros como predice Einstein, si son objetos más exóticos como agujeros de gusano o bosón estrellas, pueden no sonar de la misma manera, y tendremos la oportunidad de verlos ".

La investigación ha sido publicada en Cartas de revisión física.

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