21 de Octubre de 2013
Cosmología

La huella gravitatoria de los agujeros negros supermasivos

La búsqueda de ondas gravitacionales impone límites a los modelos evolutivos de estos colosos cósmicos.

Simulación informática de la fusión de dos agujeros negros. Un estudio reciente ha impuesto nuevos límites al fondo de ondas gravitacionales que debería generar la fusión de los agujeros negros supermasivos que ocupan el centro de las grandes galaxias. [Centro Goddard de la NASA; P. Cowperthwaite/Universidad de Maryland]

 

Las ondas gravitacionales son perturbaciones del espaciotiempo que se propagan a la velocidad de la luz. Según la teoría de la relatividad general de Einstein, deberían producirse cuando dos o más objetos de gran masa (como grandes estrellas, agujeros negros o estrellas de neutrones) chocan u orbitan uno alrededor del otro.

Los astrónomos saben desde hace tiempo que todas las grandes galaxias albergan en su centro un agujero negro supermasivo, cuya masa puede oscilar entre varios millones y varios miles de millones de masas solares. Dado que la historia de nuestro universo se halla repleta de choques y fusiones entre galaxias, las colisiones entre sus respectivos agujeros negros centrales deberían haber contribuido a generar un fondo cósmico de ondas gravitacionales. Dicho «océano» de perturbaciones espaciotemporales se hallaría hoy distribuido por todo el cielo y, al menos en principio, debería ser detectable. 

Ahora, en un artículo publicado en el último número de la revista Science, Ryan Shannon, del CSIRO (la agencia nacional científica australiana), y otros colaboradores han empleado las señales de radio procedentes de púlsares distantes para imponer nuevos límites a la magnitud de dicho fondo de ondas gravitacionales.

Shannon y sus coautores integraron las señales de veinte púlsares obtenidas durante los últimos años por el telescopio australiano Parkes, así como las de otros proyectos similares en Europa y EE.UU. Los púlsares son estrellas de neutrones que emiten haces de radiación electromagnética a un ritmo muy preciso y estable, equiparable al de los mejores relojes atómicos terrestres. Dado que las ondas gravitacionales provocan distorsiones en el espaciotiempo allí por donde pasan, ello debería traducirse en ligeras variaciones en los tiempos de llegada de las señales procedentes de varios púlsares.

La ausencia de una señal distintiva permitió a los investigadores imponer límites muy estrictos a la contribución de los agujeros negros supermasivos al fondo esperado de ondas gravitacionales. Dichos límites, sin embargo, no parecen casar demasiado bien con los modelos empleados hoy en día para describir la formación y evolución de tales objetos. Los autores estiman que los límites obtenidos resultarían incompatibles con las predicciones de los modelos al uso con un nivel de confianza de entre el 50 y el 90 por ciento.

Aunque los resultados de Shannon y sus coautores no invalidarían por completo los modelos poblacionales de sistemas binarios de agujeros negros supermasivos en el universo, sí estarían sugiriendo la necesidad de refinarlos. Dada la estrecha relación que existe entre la evolución de las galaxias y la dinámica de sus agujeros negros centrales, el hallazgo podría ayudar a mejorar las teorías de formación y evolución de las primeras.

Más información en Science. Una versión del artículo técnico se encuentra disponible en el repositorio arXiv.

—IyC

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