Esta representación muestra un agujero negro supermasivo rodeado por un disco de gas. Incrustado en este disco hay dos agujeros negros más pequeños que pueden haberse fusionado para formar un nuevo agujero negro. Crédito de la imagen: Caltech / R. Daño (IPAC).

Cuando dos agujeros negros giran en espiral alrededor del otro y finalmente chocan, envían ondas gravitacionales, ondas en el espacio y el tiempo que se pueden detectar con instrumentos extremadamente sensibles desde la Tierra. Dado que los agujeros negros y las fusiones de agujeros negros son completamente oscuros, estos eventos son invisibles para los telescopios y otros instrumentos de detección de luz utilizados por los astrónomos. Sin embargo, los teóricos han presentado ideas sobre cómo una fusión de agujeros negros podría producir una señal de luz al hacer que irradie material cercano.

Ahora, los científicos que usan la Instalación Transitoria Zwicky (ZTF) de Caltech ubicada en el Observatorio Palomar cerca de San Diego, pueden haber descubierto lo que podría ser tal escenario. Si se confirma, sería la primera llamarada de luz conocida de un par de agujeros negros colisionantes.

La fusión fue identificada el 21 de mayo de 2019 por dos detectores de ondas gravitacionales: el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser de la National Science Foundation (LIGO) y el detector europeo Virgo, en un evento llamado GW190521g. Esa detección permitió a los científicos de ZTF buscar señales de luz desde el lugar donde se originó la señal de onda gravitacional. Estos detectores de ondas gravitacionales también han detectado fusiones entre objetos cósmicos densos llamados estrellas de neutrones, y los astrónomos han identificado las emisiones de luz de esas colisiones.

Los resultados de ZTF se describen en un nuevo estudio publicado en la revista Physical Review Letters. Los autores plantean la hipótesis de que los dos agujeros negros asociados, cada uno varias docenas de veces más masivos que el Sol, orbitaban un tercer agujero negro supermasivo que es millones de veces la masa del Sol y está rodeado por un disco de gas y otro material. Cuando los dos agujeros negros más pequeños se fusionaron, formaron un nuevo y más grande agujero negro que habría experimentado un empuje y un disparo en una dirección aleatoria. Según el nuevo estudio, puede haber atravesado el disco de gas, haciendo que se ilumine.

“Esta detección es extremadamente emocionante”, dijo Daniel Stern, coautor del nuevo estudio y astrofísico en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en el sur de California, que es una división de Caltech. “Hay mucho que podemos aprender sobre estos dos agujeros negros fusionados y el entorno en el que se encontraban en función de esta señal que crearon sin darse cuenta. Por lo tanto, la detección por ZTF, junto con lo que podemos aprender de las ondas gravitacionales, abre un nueva vía para estudiar las fusiones de agujeros negros y estos discos en torno a agujeros negros supermasivos”.

Los autores señalan que si bien concluyen que el destello detectado por ZTF es probablemente el resultado de una fusión de agujeros negros, no pueden descartar por completo otras posibilidades.