Los científicos han resuelto el misterio que rodea a la fusión de agujeros negros más masiva jamás detectada, revelando cómo se formaron dos agujeros negros “imposibles” a pesar de las suposiciones arraigadas de que estrellas de ese tamaño no deberían existir. La colisión, denominada GW231123, involucró a dos agujeros negros que pesaban aproximadamente 100 y 130 veces la masa de nuestro Sol, cayendo dentro de una “brecha de masa” previamente pensada donde los agujeros negros no deberían existir.
El problema del agujero negro imposible
Durante décadas, los astrónomos creyeron que las estrellas lo suficientemente grandes como para producir agujeros negros de esta magnitud explotarían violentamente en supernovas, sin dejar ningún remanente capaz de colapsar en un agujero negro. El descubrimiento de GW231123 desafió esta comprensión, ya que presentaba dos objetos “prohibidos”, ambos girando a velocidades extremas. Esto planteó la pregunta: ¿cómo podrían formarse estos agujeros negros cuando no deberían?
El papel de la rotación rápida y el magnetismo
El avance provino de simulaciones detalladas que tuvieron en cuenta estrellas altamente magnetizadas y que giran rápidamente. Los investigadores descubrieron que a medida que estas estrellas colapsan, fuertes campos magnéticos dentro del núcleo crean poderosas salidas, expulsando gran parte del material estelar antes de que pueda caer en el agujero negro en formación. Este proceso reduce la masa final, empujándola hacia el espacio de masa previamente inaccesible.
“Hemos demostrado que si la estrella gira rápidamente, forma un disco de acreción alrededor del agujero negro recién nacido. Los fuertes campos magnéticos generados dentro de este disco pueden generar potentes flujos que expulsan parte del material estelar, evitando que caiga en el agujero negro”. — Ore Gottlieb, Centro de Astrofísica Computacional
La simulación también relacionó la masa final y el giro del agujero negro con la fuerza de su campo magnético. Los campos más fuertes expulsan más material, lo que da como resultado un remanente de menor masa y que gira más lentamente. Los campos más débiles permiten una mayor retención de masa, creando agujeros negros más pesados y que giran más rápido. Las propiedades inferidas de GW231123 se alinean perfectamente con este modelo, lo que sugiere que un agujero negro se formó en una estrella con magnetismo moderado, mientras que el otro provino de un campo más débil.
Implicaciones para la gravedad y la historia cósmica
Este descubrimiento tiene profundas implicaciones. Eventos extremos como GW231123 llevan la teoría de la relatividad general de Einstein a sus límites, proporcionando un campo de pruebas para la teoría en los entornos gravitacionales más extremos. La capacidad de observar tales fusiones a través de ondas gravitacionales (ondas en el espacio-tiempo) ofrece una ventana única al universo donde ni siquiera la luz puede escapar.
Además, los nuevos hallazgos sugieren que los agujeros negros pueden formarse de manera más eficiente de lo que se pensaba anteriormente. Si este mecanismo fuera común en el universo primitivo, podría explicar cómo la primera generación de estrellas y agujeros negros sembró los agujeros negros supermasivos que se encuentran en los centros de las galaxias actuales.
¿Qué sigue?
El trabajo del equipo predice que futuras detecciones de ondas gravitacionales revelarán una clara correlación entre la masa y el giro del agujero negro. A medida que se descubran binarios de agujeros negros más masivos, los científicos probarán si esta relación se mantiene en una población más grande. Si se confirma, podría validar la nueva vía de formación y descubrir una población oculta de agujeros negros masivos que giran rápidamente. La colisión de GW231123 puede ser sólo la primera señal de una nueva era en la investigación de los agujeros negros.
