ONES GRAVITACIONALS

Registrada una superfusió de forats negres que trenca la teoria vigent

L'origen d'un dels dos cossos que van col·lapsar és inexplicable amb la teoria actual

El producte de la unió és el primer forat negre de massa intermèdia mai observat

Registrada una superfusió de forats negres que trenca la teoria vigent
Es llegeix en minuts

El 29 de maig del 2019, es va detectar la fusió de forats negres més gran mai observada. Dos d’aquests objectes celestes van col·lapsar per formar-ne un de 150 masses solars. Això és aproximadament el doble del col·lapse de forats negres més gran detectat fins ara.

L’esdeveniment va ser revelat per unes ones gravitacionals detectades a dos laboratoris internacionals, Ligo i Virgo, emplaçats a Itàlia i els Estats Units. L’esdeveniment va succeir fa aproximadament 7.000 milions d’anys, segons els càlculs dels investigadors, que s’han publicat avui a dos articles.

A més de la seva talla, l’esdeveniment ha cridat l’atenció dels científics per dues raons. En primer lloc, és la primera vegada que es detecta un forat negre de massa intermèdia. O sigui, més gran dels petits (d’unes desenes de masses solars) que sorgeixen després de la mort de les estrelles. I més petit dels supermassius (de milions de masses solars) que es troben al centre de les galàxies i tenen origen desconegut.

En segon lloc, un dels dos forats negres que s’han fusionat té un origen actualment inexplicable. Segons la teoria actual, la mort d’una estrella no pot produir un forat negre de la talla d’aquest (85 masses solars). Llavors, hi ha d’haver algun altre procés que l’hagi generat, potser una fusió de forats negres més petits, o d’estrelles. Però no hi ha una teoria assentada sobre aquestes alternatives.

«És una troballa que desafia les teories actuals. No és una cosa desconcertant que hagi de revolucionar la física, però ens dona una evidència que el rang de masses en què hi ha forats negres és més gran del que es pensava», comenta Roberto Emparan, investigador ICREA a l’Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICC-UB), no implicat en l’estudi.

Enormes interferòmetres

Ligo i Virgo són dos enormes interferòmetres, o sigui túnels en forma de «L» en els quals uns rajos làser reboten entre miralls gegants. Estan dissenyats per detectar ones gravitacionals. O sigui, subtilíssimes oscil·lacions de l’espai temps que es mesuren després d’esdeveniments astronòmics catastròfics, com la fusió d’estrelles o forats negres. L’existència d’aquestes ones va ser prevista per Einstein, però no es va comprovar la seva existència fins al 2015.

Aquesta troballa va obrir una nova dimensió per a l’astronomia. A partir de llavors, els científics poden observar alguns esdeveniments còsmics no només per mitjà dels senyals electromagnètics que emeten, sinó també per les ones gravitatòries, cosa que multiplica la informació que se’n pot treure. El primer esdeveniment que es va poder observar d’aquesta forma més completa va succeir el 2017 i va ser una fusió d’estrelles de neutrons.

L’última detecció d’ones gravitacionals va produir un senyal de tan sols 0,1 segons a Ligo i Virgo. No obstant, el primer que crida l’atenció és la talla de l’esdeveniment que la va causar. Tant els forats negres que es fusionen, com el resultant, són els més grans que s’hagin vist en un esdeveniment d’aquest tipus. Això no deixa de ser un record que potser se superarà en observacions futures. Però el cridaner de la troballa no s’acaba aquí.

Primera observació

Fins ara, mai s’havien vist forats negres de massa intermèdia: entre 100 i 1.000 masses solars. La troballa d’un de 150 masses solars confirma que n’hi ha. «Hi havia diversos objectes que semblaven estar en aquest rang, però hi havia escepticisme. Aquest descobriment és una demostració», comenta Mar Mezcua, investigadora de l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) i de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC).

«No sabem si n’hi ha pocs, o bé si no aconseguíem observar-los fins ara, ja que la millor manera de veure’ls és precisament per mitjà d’ones gravitacionals», comenta Giovanni Losurdo, portaveu de Virgo i coautor del descobriment.

Una altra novetat està en el més gran dels dos forats negres que es van fusionar, que té 85 masses solars. Les teories vigents exclouen que la mort d’una estrella pugui produir un forat negre per sobre de les 65 masses solars. Segons la teoria, quan una estrella supera certa massa, la seva explosió final expulsa cap a fora tota la matèria, sense formar un forat negre. De fet, fins i tot l’altre forat negre que s’ha fusionat està en el límit, al tenir 64 masses solars.

Notícies relacionades

Losurdo explica que hi ha tres escenaris alternatius. Primer, aquest forat negre podria sorgir, al seu torn, de la fusió de forats negres més petits. «Però que es produeixin fusions en cadena és una cosa estadísticament molt estrany. Podria succeir en una zona de l’univers molt densa en estrelles i forats negres», comenta Losurdo.

L’explicació que més cotitza és que aquest forat negre no hagi sorgit de la mort d’una estrella, sinó de la fusió de dues estrelles. «No es coneixen mecanismes que donin aquest resultat, però probablement la teoria es podria acomodar», comenta Emparan.  La tercera hipòtesi és que aquests objectes neixin a l’interior de nuclis galàctics actius.