Ondas gravitacionales para entender como crecen los agujeros negros

Utilizando datos del radio telescopio CSIRO Parkes,  un equipo de astrónomos utiliza ondas gravitacionales para entender mejor el crecimiento de los agujeros negros masivos.

Agujeros negros supermasivos, que todas las galaxias poseen. Pero he aquí hay un verdadero dilema sobre ellos,  ¿cómo crecen hasta hacerse tan grandes?

Un artículo publicado en la edición online de Science enfrenta a las ideas que se usan para entender el crecimiento de los agujeros negros supermasivos, contra los datos de observación -un límite a la fuerza de las ondas gravitacionales, que se obtiene con el radiotelescopio Parkes de CSIRO en el este de Australia.

“Esta es la primera vez que hemos sido capaces de utilizar la información sobre las ondas gravitacionales para estudiar otro aspecto del Universo -el crecimiento de agujeros negros masivos,” dice el co-autor del artículo, el Doctor Ramesh Bhat del Centro Internacional de Radio de la Universidad Curtin para la Investigación de Astronomía (ICRAR).

“Los agujeros negros son casi imposibles de observar directamente, pero armados con esta nueva y poderosa herramienta vamos a disponer de algunos momentos emocionantes en astronomía. Un modelo de cómo crecen los agujeros negros ya ha sido apuntado, y ahora vamos a empezar a buscar otros “.

El estudio fue dirigido conjuntamente por Ryan Shannon, becario postdoctoral en CSIRO, y Vikram Ravi, estudiante de doctorado co-supervisado por la Universidad de Melbourne y CSIRO.

Einstein predijo ondas gravitatorias; ondulaciones en el espacio-tiempo, generadas por cuerpos masivos al variar la velocidad o cambiar de dirección, cuerpos como un par de agujeros negros que se orbitan entre sí.

Cuando las galaxias se fusionan, sus agujeros negros centrales están condenados a encontrarse. Primero en un vals espacial y luego para un abrazo desesperado que hace que se fusionen.

“Cuando los agujeros negros están cerca de unirse, emiten ondas gravitacionales justo de una frecuencia que deberíamos ser capaces de detectar”, dijo Bhat.

Una y otra vez a través del Universo, estos encuentros crean un fondo de ondas gravitacionales, como el ruido de una multitud inquieta.

Los astrónomos han estado buscando ondas gravitatorias con el radiotelescopio Parkes y un conjunto de 20 más pequeños, en estrellas giratorias llamadas púlsares.

Los púlsares actúan como relojes muy precisos en el espacio. El tiempo de llegada de los pulsos a la Tierra se mide con una precisión exquisita, con una precisión de una décima parte de un microsegundo.

Cuando las olas barren un área del espacio-tiempo, este se hincha o reduce las distancias entre los objetos de la región temporal, alterando el tiempo de llegada de los pulsos hasta la Tierra.

El Parkes Pulsar Timing Array (PPTA), y una colaboración anterior entre CSIRO y la Universidad de Swinburne,  proporcionan casi 20 años de datos de sincronización. Este no es un periodo de tiempo lo suficientemente largo como para detectar ondas gravitacionales directamente, pero el equipo dice que ahora está en el camino correcto.

“Los resultados de PPTA nos muestran lo bajo que el tipo de fondo de ondas gravitacionales es” señala Bhat.

“La fuerza del fondo de la onda gravitatoria depende de la frecuencia con que los agujeros negros supermasivos giran juntos y se fusionan, lo enorme que son, y lo lejos que se encuentran. Así que si el fondo es bajo, pone un límite en uno o más de esos factores “.

Armados con los datos de PPTA, los investigadores probaron cuatro modelos de crecimiento de un agujero negro. Descartaron agujeros negros que ganan masa sólo a través de fusiones, pero los otros tres modelos siguen representando una posibilidad.

El Doctor Bhat también dijo que el radio telescopio de la Universidad Curtin, llamado Murchison Widefield Array (MWA), será utilizado para apoyar el proyecto PPTA en el futuro.

“La gran vista de MWA del cielo puede ser explotada para observar muchos púlsares a la vez, añadiendo datos valiosos al proyecto PPTA, así como ayudar a la recopilación de información de interés sobre los púlsares y sus propiedades”.

Publicación : Gravitational-wave Limits from Pulsar Timing Constrain Supermassive Black Hole Evolution

Enlace original: Astronomers use gravitational waves to understand black hole growth