Diez años después de la primera detección de ondas gravitacionales de dos agujeros negros fusionándose, la colaboración LIGO-Virgo-KAGRA, que incluye al astrónomo de la Universidad de Columbia Maximiliano Ici, ha capturado un fenómeno notablemente similar con mucho mayor detalle. Los avances en la sensibilidad del detector permitieron al equipo observar esta última colisión casi cuatro veces más claramente que el descubrimiento original. Con este enfoque avanzado, los investigadores pudieron verificar dos predicciones principales: que los agujeros negros producidos por las fusiones propuestas por Stephen Hawking nunca reducen su tamaño total, y que los agujeros negros perturbados vibran como el sonido de una campana, un comportamiento esperado de la teoría de la reconexión general de Albert Einstein.
“Esta señal clara sin precedentes de una fusión de agujeros negros conocida como GW250114 pone a prueba algunas de nuestras suposiciones más importantes sobre los agujeros negros y las ondas gravitacionales”, dijo Isi.
Revisando las predicciones de Hawking
En 1971, Stephen Hawking propuso que el horizonte de sucesos de un agujero negro, su límite exterior por donde ni la luz ni la materia pueden escapar, no puede reducirse.
En 2021, ISI y sus colegas utilizaron datos de LIGO para examinar las ondas gravitacionales emitidas durante las fusiones de agujeros negros y produjeron una de las primeras confirmaciones observacionales de la idea de Hawking. En ese momento, The New York Times señaló que si la confirmación se produjera durante la vida de Hawking, podría contribuir a que recibiera el Premio Nobel.
La alta precisión fortalece la teoría.
La señal recién analizada refuerza los resultados anteriores con mucha mayor precisión. Esto muestra que el área de superficie del agujero negro fusionado final es siempre al menos tan grande como las áreas combinadas de los dos agujeros negros originales. Este nivel de precisión fue posible porque el estudio se basó en datos de los detectores LIGO ubicados en el estado de Washington y Luisiana.
Los investigadores también lograron aislar y probar las ondas gravitacionales generadas tras la fusión. Al estudiar el tono y el período de estas ondas después de la colisión, han descubierto nuevos conocimientos sobre la forma y las propiedades internas del agujero negro recién formado. (El proceso funciona de manera muy similar a como analizar el tono de un sonido emitido por un instrumento hueco puede indicarle el tamaño y la forma del instrumento y el objeto que golpeó).
Evidencias más sólidas aún de la existencia de un agujero negro de Kerr
Sus hallazgos mostraron que el agujero negro definitivo coincide con la expectativa de un “agujero negro de Kerr”. En la década de 1960, el matemático Roy Kerr resolvió las ecuaciones de Einstein para describir la estructura precisa de un agujero negro en rotación. Los físicos generalmente esperan que todos los agujeros negros se comporten de acuerdo con esta solución, pero ha sido extremadamente difícil obtener evidencia directa. Al analizar las vibraciones del agujero negro combinadas en esta señal particularmente clara, Isi y el equipo LIGO han producido la evidencia más sólida hasta la fecha de que el agujero negro original sigue el modelo de Kerr.
“Durante la próxima década, los detectores de ondas gravitacionales como LIGO seguirán mejorando, brindándonos una visión más nítida de los agujeros negros y sus misterios”, dijo Isi, “no puedo esperar a ver qué encontramos”.
