Los científicos han descubierto que antes de que los agujeros negros choquen con estrellas de neutrones y se fusionen, estos restos estelares extremos pueden girar entre sí en órbitas ovaladas en lugar de órbitas circulares. La revelación demuestra otra forma en que los agujeros negros y las estrellas de neutrones impulsan las leyes de la física y arroja dudas sobre las suposiciones sobre la formación y evolución de estos sistemas binarios mixtos.
Un equipo de científicos cuestionó las suposiciones de que los agujeros negros y las estrellas de neutrones se acercan entre sí en órbitas circulares cuando estudiaron las ondas en el espacio-tiempo, u ondas gravitacionales, que surgieron de tal “fusión mixta”. La señal de esta fusión, denominada GW200105, fue detectada por los detectores de ondas gravitacionales Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory (LIGO) y Virgo. La fusión se produjo a unos 910 millones de años luz de distancia y dio lugar a la creación de un agujero negro hijo con aproximadamente 13 veces la masa del Sol.
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La clave para el descubrimiento del equipo fue un nuevo modelo de ondas gravitacionales desarrollado en el Instituto de Astronomía de Ondas Gravitacionales de la Universidad de Birmingham, que permitió a Schmidt y sus colegas determinar las órbitas de los objetos progenitores.
Esto incluyó calcular cuánto se tambaleaban o “precedían” el agujero negro y la estrella de neutrones que colisionaron para crear esta señal de onda gravitacional antes de su fusión. Los cálculos revelaron una falta de precesión antes de la fusión.
Esta es la primera vez que se miden estas características para una “fusión mixta” entre un agujero negro y una estrella de neutrones, los cuales son restos estelares creados cuando estrellas masivas “mueren” y sufren un colapso gravitacional. Los resultados sugieren la influencia de un tercer objeto invisible en este sistema.
“La órbita delata el juego. Su forma elíptica justo antes de la fusión muestra que este sistema no evolucionó silenciosamente de forma aislada, sino que casi con certeza fue moldeado por interacciones gravitacionales con otras estrellas o una tercera compañera”, continuó Schmidt.
Anteriormente, cuando se había considerado una órbita circular para los objetos progenitores más allá de esta fusión, los investigadores habían subestimado la masa del agujero negro en alrededor de 9 veces la masa del Sol, y la masa de la estrella de neutrones en alrededor de 2 masas solares.
“Esta es una prueba convincente de que no todos los pares de estrella de neutrones y agujero negro comparten el mismo origen”, dijo el miembro del equipo Gonzalo Morras, de la Universidad Autónoma de Madrid, España. “La órbita excéntrica sugiere un lugar de nacimiento en un entorno donde muchas estrellas interactúan gravitacionalmente”.
Los resultados de los científicos indican que es probable que existan múltiples formas en que puedan producirse las fusiones de agujeros negros y estrellas de neutrones, en lugar de que exista un canal de formación dominante.
Esto podría ayudar a explicar por qué los astrónomos ven cada vez más diversidad en la fusión de binarios de remanentes estelares. Los resultados del equipo se publicaron el miércoles (11 de marzo) en Astrophysical Journal Letters.