Los agujeros negros más masivos jamás detectados podrían ser una ilusión causada por una lente gravitacional
El mayor choque de agujeros negros podría ser una ilusión cósmica: una lente gravitacional habría exagerado su tamaño. ¿Un espejismo de gravedad?
Colaboradora de National Geographic España
El evento de ondas gravitacionales GW231123 fue un suceso astronómico detectado el pasado 23 de noviembre de 2023 por los observatorios LIGO, y desde entonces, había desconcertado por completo a los astrofísicos por involucrar masas teóricamente imposibles.
Ahora, un nuevo estudio del Instituto Max Planck de Física Gravitacional (AEI) y publicado en la revista The Astrophysical Journal Letters, sugiere que estos monstruos cósmicos nos han estado mintiendo en la cara. Concretamente, ha sido una lente gravitacional la que habría distorsionado la señal, haciéndolos parecer auténticos gigantes.
El misterio de GW231123: agujeros negros «imposibles»
Cuando la colaboraciónLIGO-Virgo-KAGRA analizó las ondas gravitacionales -esas ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo predichas por el físico Albert Einstein- del evento GW231123, los números no cuadraban con la física que conocemos. La señal indicaba la fusión de dos agujeros negros enormes, de unas 137 y 103 masas solares, que al chocar formaron un leviatán de 225 veces la masa de nuestro Sol. ¿Podría ser posible?
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El problema radica en lo que los astrofísicos denominan el «hueco de masa de los agujeros negros»; según los modelos estándar de evolución estelar, las estrellas muy masivas sufren un proceso llamado supernova por inestabilidad de pares (distinta a las supernovas tradicionales), una explosión tan violenta que aniquila la estrella por completo sin dejar ningún remanente. Ni estrella de neutrones ni agujero negro, ni nada de nada. Por tanto, no deberían existir agujeros negros nacidos del colapso estelar que pesen entre 60 y 130 masas solares.
¿Cómo se formaron entonces estos gigantes? Los investigadores plantearon varias hipótesis sobre fusiones jerárquicas -agujeros negros que ya se habían fusionado previamente-, por ejemplo, algo apoyado por la inusual y altísima velocidad de rotación (espín) que presentaban; pero la respuesta podría ser otra mucho más simple.
Un truco de gravedad: el efecto de lente cósmica
Aquí es donde entra en juego el poder de la relatividad general. Sabemos que los objetos muy masivos, como las galaxias o los cúmulos estelares, curvan el espacio a su alrededor, actuando como lupas gigantescas que desvían y magnifican la luz de los objetos que hay detrás. Es lo que llamamos lente gravitacional. Pero, ¿y si este efecto no solo curvara la luz, sino también las propias ondas gravitacionales?
El equipo liderado por Miguel Zumalacárregui, junto a los investigadores Srashti Goyal y Héctor Villarrubia-Rojo, plantean que la señal de GW231123 fue magnificada y difractada por un objeto masivo interpuesto en su camino hacia la Tierra; esto es, que la lente gravitacional nos habría ‘engañado’.
A medida que las ondas gravitacionales viajan por un universo en expansión, sus longitudes de onda se estiran y sus frecuencias disminuyen, un efecto conocido como corrimiento al rojo. Lo que podría haber sucedido es que la lente gravitacional amplificó la señal, haciéndola parecer más cercana y, al mismo tiempo, distorsionó su frecuencia, convirtiéndola en una mucho más masiva de lo que realmente era.
Las ondas gravitacionales provenientes de la fusión de agujeros negros podrían estar siendo magnificadas por el efecto de lente gravitacional.
Resolviendo el rompecabezas
Al aplicar modelos matemáticos avanzados para simular este efecto de lente, parece que todo encaja con el evento GW231123. Si asumimos que la señal fue desviada por un objeto compacto de entre 190 y 850 masas solares (o una estructura más grande como un cúmulo globular dentro de una galaxia), los agujeros negros originales encogen drásticamente.
Bajo esta nueva lente, la masa total del sistema sería de unas 140 masas solares, en lugar de las más de 230 estimadas inicialmente. Es más, los datos encajan perfectamente con los modelos estándar de formación de agujeros negros. El leviatán cósmico era, en realidad, un sistema binario mucho más común, disfrazado por un espejismo gravitatorio.
Y, aunque los datos actuales de los detectores aún no permiten confirmar al 100% que se trate de una lente gravitacional, GW231123 se postula como el candidato más sólido hasta la fecha (y podría servir para entrenar nuestros instrumentos para detectar estas ondas ‘difractadas’) y está claro que este descubrimiento marca un antes y un después en la física del cosmos.
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