Faltan datos para comprender orígenes de agujeros negros

Un estudio del MIT concluye que, por ahora, las mediciones actuales de los agujeros negros no son suficientes para determinar cómo se forman estos gigantes invisibles en el universo.

Las pistas sobre el origen de un agujero negro pueden encontrarse en su forma de girar. Esto es especialmente cierto en el caso de los agujeros binarios, en los que dos agujeros negros giran juntos antes de fusionarse. El giro y la inclinación de los respectivos agujeros negros justo antes de fusionarse pueden revelar si los gigantes invisibles surgieron de un disco galáctico tranquilo o de un cúmulo de estrellas más dinámico.

Los astrónomos esperan averiguar cuál de estos orígenes es más probable analizando los 69 agujeros negros binarios confirmados detectadas hasta la fecha. Pero un nuevo estudio concluye que, por ahora, el catálogo actual no basta para revelar nada fundamental sobre cómo se forman los agujeros negros.

En un estudio que se publica en la revista Astronomy and Astrophysics Letters, los físicos del MIT demuestran que cuando se introducen todas los agujeros negros binarios conocidos y sus giros en modelos de formación de agujeros negros, las conclusiones pueden ser muy diferentes, dependiendo del modelo concreto que se utilice para interpretar los datos.

Por tanto, los orígenes de un agujero negro pueden «girar» de distintas maneras, dependiendo de las suposiciones del modelo sobre cómo funciona el universo.

En su nuevo estudio, el equipo del MIT primero reprodujo las mediciones de giro del observatorio de ondas gravitacionales LIGO en un modelo ampliamente utilizado de formación de agujeros negros. Este modelo asume que una fracción de los binarios en el universo prefieren producir agujeros negros con espines alineados, mientras que el resto de los binarios tienen espines aleatorios. Descubrieron que los datos parecían estar de acuerdo con las suposiciones de este modelo y mostraban un pico donde el modelo predecía que debería haber más agujeros negros con giros similares.

Luego modificaron ligeramente el modelo, alterando sus suposiciones de modo que predijera una orientación ligeramente diferente de los giros preferidos de los agujeros negros. Cuando trabajaron con los mismos datos en este modelo modificado, encontraron que los datos cambiaron para alinearse con las nuevas predicciones. Los datos también hicieron cambios similares en otros 10 modelos, cada uno con una suposición diferente de cómo prefieren girar los agujeros negros.

«Nuestro artículo muestra que su resultado depende completamente de cómo modele su astrofísica, en lugar de los datos en sí», dice en un comunicado Sylvia Biscoveanu, estudiante de graudado en el MIT que trabaja en el laboratorio LIGO.

«Necesitamos más datos de los que pensábamos, si queremos hacer una afirmación que sea independiente de las suposiciones astrofísicas que hacemos», agrega el coautor y profesor de Física Salvatore Vitale.

¿Cuántos datos más necesitarán los astrónomos? Vitale estima que una vez que la red LIGO se reinicie a principios de 2023, los instrumentos detectarán un nuevo binario de agujero negro cada pocos días. Durante el próximo año, eso podría sumar cientos de mediciones más para agregar a los datos.

«Las medidas de los giros que tenemos ahora son muy inciertas», dice Vitale. «Pero a medida que construimos muchos de ellos, podemos obtener mejor información. Entonces podemos decir, sin importar el detalle de mi modelo, los datos siempre me cuentan la misma historia, una historia que luego podríamos creer». (Europa Press)