Video: El resplandor de los agujeros negros en espiral

Nuevos cálculos revelan cómo se verían dos agujeros negros supermasivos a punto de fusionarse en rayos ultravioleta y rayos X.

Este fragmento de la simulación del agujero negro se movió 360 grados como se ve desde el plano del disco.
Centro de vuelo espacial NASA / Goddard

Es probable que pares de agujeros negros gigantescos se rodeen entre sí en los corazones de muchas galaxias, reunidos durante eones por fusiones de galaxias. A medida que se encuentran a una fracción de un año luz el uno del otro, crean ondas en la estructura del espacio-tiempo que se ondulan en todo el universo.

Pero también deberían crear efectos de luz extraños. A diferencia de los agujeros negros más pequeños que los científicos han visto fusionarse con LIGO y Virgo (que durante mucho tiempo han consumido cualquier gas cercano), los binarios de agujeros negros supermasivos estarán rodeados por discos de gas brillante calentado por fuerzas magnéticas y gravitacionales. Cada agujero negro tendrá su propio disco; un segundo, más grande sonará a ambos, como un corralito alrededor de dos chicas en tutús, con las manos unidas mientras giran una alrededor de la otra.

Las simulaciones realizadas por Manuela Campanelli (Instituto de Tecnología de Rochester) y sus colegas mostraron previamente que estos tres discos se dedican a un esquema comercial casi constante, con gas goteando entre los dos mini discos y filamentos que se desprenden del disco circumbinario, ya sea para engancharse en un mini disco o ser arrojado hacia atrás para estrellarse contra el gran anillo. Todos estos cambios deberían crear señales distintas, no en ondas gravitacionales, sino en la luz.

Reportando en el Astrophysical Journal del 1 de octubre, Stéphane d'Ascoli (RIT), Campanelli y sus colegas dan el primer paso para comprender cómo se ve la luz emitida por estos sistemas. Los investigadores utilizaron los mismos datos de simulación que antes, esta vez para averiguar cómo se vería la luz después de viajar a través del deformado espacio-tiempo creado por la extrema gravedad de los agujeros negros. Desafortunadamente, tuvieron que omitir los filamentos de salpicaduras y pelado para simplificar las cosas, pero pudieron crear el impresionante video a continuación.

Ninguna tecnología en el futuro previsible nos permitirá ver los binarios de agujeros negros supermasivos de esta manera. En cambio, los astrónomos tienen que buscar patrones únicos sobre cómo se ve el brillo en diferentes longitudes de onda y cómo esa emisión cambia con el tiempo. Las nuevas simulaciones indican que el disco circumbinario, las corrientes de acreción y los mini discos irradian principalmente en ultravioleta. Algunos rayos X también vendrán de la neblina de partículas alrededor de los mini discos cuando se vierta gas sobre ellos. En situaciones de acreción menos intensas, los rayos X también saldrán de las corrientes.

Estas simulaciones aún no le dicen a los observadores exactamente qué buscar, es demasiado pronto para eso. Pero son un hito importante (y magnífico) en el camino hacia ese objetivo. Luego, el equipo profundizará en más detalles, como la forma en que el gas que salpica y arroja afecta las cosas. Los cálculos anteriores sugirieron destellos que podrían durar horas o días.

Puede leer más en los comunicados de prensa de RIT y NASA Goddard. Para los técnicamente inclinados, los documentos están a continuación. Pero seamos sinceros: lo que realmente te importa es el video:

Referencia:

S. d'Ascoli y col. "Emisión electromagnética de la fusión de acercamiento de agujeros negros binarios supermasivos". Astrophysical Journal . 1 de octubre de 2018.

DB Bowen y col. "Comportamiento cuasi periódico de minidiscos en fusión binaria de agujeros negros". Astrophysical Journal Letters . 20 de enero de 2018.