Agencias, Ciudad de México.- Un estudio internacional, dirigido en la Universidad de Monash, ha revelado conocimientos cruciales sobre la dinámica de los agujeros negros dentro de discos masivos en los centros de las galaxias.
Publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, el estudio muestra los intrincados procesos que rigen cuándo y dónde los agujeros negros se desaceleran e interactúan entre sí, lo que potencialmente conduce a fusiones.
Los hallazgos del estudio arrojan luz sobre las emisiones de ondas gravitacionales (GW) resultantes de la fusión de agujeros negros, eventos detectables por instrumentos como el Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser (LIGO).
Cuando dos agujeros negros se acercan demasiado, perturban el espacio-tiempo mismo, emitiendo ondas gravitacionales antes de fusionarse en uno solo.
El doctor Evgeni Grishin, investigador postdoctoral de la Facultad de Física y Astronomía de la Universidad de Monash que dirigió el estudio, comparó el fenómeno con una intersección muy transitada sin semáforos en funcionamiento.
“Analizamos cuántas y dónde tendríamos estas intersecciones muy transitadas”, dijo Grishin en un comunicado.
La investigación se centró en los centros de las galaxias, donde los agujeros negros pueden fusionarse varias veces debido a la enorme atracción gravitacional del agujero negro supermasivo en el núcleo.
Deep space dynamics influencing black hole behaviour 🌌: @MonashAstro’s Dr @grishin_Evgeni has led an international study in @RAS_Journal MNRAS with researchers from @HebrewU, which uncovered the intricate processes behind black hole interactions: https://t.co/jP1IRgXtON pic.twitter.com/IGf1SlIROe
— Monash Science (@Monash_Science) April 24, 2024
Además, la presencia de un disco de acreción masivo de gas contribuye al brillo de estas galaxias, clasificándolas como núcleos galácticos activos (AGN).
La interacción entre los agujeros negros más pequeños y el gas circundante hace que migren dentro del disco, acumulándose en regiones conocidas como trampas de migración. Estas trampas aumentan la probabilidad de encuentros cercanos entre agujeros negros, lo que podría conducir a fusiones.
“Los efectos térmicos juegan un papel crucial en este proceso, influyendo en la ubicación y estabilidad de las trampas de migración”, dijo el Dr. Grishin. “Una implicación es que no vemos trampas de migración en galaxias activas con gran luminosidad”.
Los hallazgos del estudio mejoran nuestra comprensión de las fusiones de agujeros negros y también tienen implicaciones más amplias para la astronomía de ondas gravitacionales, la astrofísica de alta energía, la evolución de galaxias y la retroalimentación AGN.
“A pesar de estos importantes hallazgos, aún se desconoce mucho sobre la física de los agujeros negros y sus entornos circundantes”, dijo el Dr. Grishin. “Estamos entusiasmados con los resultados y ahora estamos un paso más cerca de descubrir dónde y cómo se fusionan los agujeros negros en los núcleos galácticos.
“El futuro de la astronomía de ondas gravitacionales y la investigación de núcleos galácticos activos es excepcionalmente prometedor“.
La posible acumulación de muchos agujeros negros en un pequeño volumen que irradian cerca de su luminosidad de Eddington calentará localmente el gas. Este tipo de retroalimentación de acreción puede cambiar la estructura del disco, lo que requiere el uso de modelos de disco más complicados en regiones de alta densidad de BH. En general, un mayor calentamiento de los agujeros negros reducirá la profundidad óptica local, desactivando potencialmente el par térmico y transformando una región de migración hacia afuera en una de migración hacia adentro (dominada por el Tipo I), hasta que los agujeros negros drenan a radios más pequeños, el disco AGN se vuelve ópticamente espesa nuevamente y el ciclo se repite. En las zonas inestables de Toomre, las explosiones de supernova antes de la formación de BH también pueden formar cavidades y transitorios observables.
#MNRAS The effect of thermal torques on AGN disc migration traps and gravitational wave populations https://t.co/C3ttfYtIf5 "Stellar mass BHs migrate inwards under the influence of hydrodynamical torques unless they encounter a region where the torque flips sign."
— Francis Villatoro (@emulenews) April 28, 2024
