Sergio Guinaldo

Hace siete mil millones de años, a una distancia de 17.000 millones de años luz, dos agujeros negros, de 66 y 85 masas solares, se fusionaron dando lugar a un nuevo agujero negro masivo, de alrededor de 142 masas solares. Tanto los dos agujeros progenitores como el resultante de la fusión se sitúan en un rango de masas superior al que se había observado hasta la fecha, y el resultante es el agujero negro más masivo jamás detectado con ondas gravitacionales. La comunidad astrofísica está desconcertada por el descubrimiento, que rompe con lo que se sabía sobre el origen de los agujeros negros.

«No hay una teoría científica estándar que explique la existencia de este agujero negro masivo», certifica a SINC Sascha Husa, investigador en el Institute of Applied Computing & Community Code de la Universitat de les Illes Balears (UIB) y miembro del equipo editorial de los dos artículos publicados en las revistas Physical Review Letters y Astrophysical Journal Letters, donde se acaban de dar a conocer los resultados obtenidos, así como sus implicaciones científicas.

Este hallazgo, desarrollado a partir de una señal de 0,1 segundos de duración, ha sido el resultado de 15 meses de trabajo por parte de dos grandes colaboraciones científicas (Virgo en Italia y LIGO en EE UU) que han contado con centenares de expertos de diversos países, incluyendo participación española. El sistema binario masivo se ha bautizado como GW190521 –ya que el evento de ondas gravitacionales se percibió el 21 de mayo de 2019–.

Que se haya batido el récord de masa detectado por las colaboraciones Virgo y LIGO es un descubrimiento sin precedentes. “Esta detección abre la puerta a descubrir muchos más posibles efectos astrofísicos nuevos”, adelanta Thomas Dent, coordinador del programa de ondas gravitacionales en el Instituto Galego de Física de Altas Enerxías (IGFAE) y miembro de la Colaboración Científica LIGO.

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Un aspecto crucial es que el agujero negro remanente es de masa intermedia, y esto se relaciona con uno de los rompecabezas más fascinantes y complejos de la astrofísica y la cosmología: el origen de los agujeros negros supermasivos. Estos monstruos gigantes, de millones a miles de millones de veces más masivos que el Sol y a menudo en el centro de las galaxias, podrían surgir de la fusión de agujeros negros de masa intermedia más pequeños.

Hasta hoy, muy pocos candidatos de este tipo han sido identificados únicamente a través de observaciones electromagnéticas y esta es la primera observación vía ondas gravitacionales. Además, el rango de 100 a 1.000 masas solares ha representado durante muchos años un ‘desierto’ de agujeros negros.

«Tanto el [agujero negro] de 85 como el de 66 son agujeros negros mucho más grandes de los de masa estelar intermedia que conocíamos. En el rango entre 60 y algo más de 100 veces la masa del Sol no está previsto que se pudiera formar un agujero negro de masa estelar», indica a SINC la investigadora Alicia Sintes, de la Universitat de les Illes Balears (UIB) y miembro de LIGO.

«Las ondas gravitacionales están descubriendo objetos o eventos que no nos esperábamos. Debe haber mecanismos que no entendemos y que permitan la generación de agujeros negros con masas solares superiores, como supernovas», deduce Sintes.

Un fenómeno no explicado

Los astrofísicos diferencian los agujeros negros en tres grupos en función de su masa.

Por un lado, se encuentran los agujeros negros supermasivos, con una masa que oscila entre centenas de miles hasta miles de millones de veces la masa del Sol. Este es el caso del agujero negro que se encuentra en el centro de la Vía Láctea, con una masa alrededor de 4 millones de veces la del Sol. El modo en el que se generaron todavía es un misterio.

Por otro lado, se sitúan los agujeros negros de masa intermedia, cuyas masas oscilan entre 100 y 100.000 veces la masa del Sol. Su origen es impreciso. Es el caso del remanente percibido, el GW190521, que ha sido originado a partir de la fusión de otras dos masas masivas.

Por último, se hallan los agujeros negros de masa estelar, cuya masa es de unas pocas decenas de veces la masa solar. Se cree que se formaron a partir del colapso del núcleo de una estrella masiva, mediante explosiones de supernova.

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*Foto de portada: Interpretación artística del aspecto que podría presentar GW190521 / Raúl Rubio | Virgo Valencia Group