Jorge Casares: “Los detectores de ondas gravitacionales han abierto una nueva ventana a la observación del Universo”

Jorge Casares, doctor en Astrofísica e investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), cuya principal actividad científica está centrada en la actualidad en la detección de agujeros negros de masa estelar y en la determinación de parámetros fundamentales de las binarias de rayos X que los albergan, sostiene que “los detectores de ondas gravitacionales han abierto, indiscutiblemente, una nueva ventana a la observación del Universo”.

Recientemente, los científicos que operan los detectores LIGO (siglas en inglés de Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser) y Virgo, anunciaron haber detectado la mayor fuente de ondas gravitacionales registrada hasta ahora. También admitieron que su hallazgo genera en realidad más preguntas que respuestas.

Casares, sobre este campo de la astrofísica, indica que “los agujeros negros (que por su propia naturaleza no emiten ningún tipo de radiación) eran, hasta ahora, detectados indirectamente a partir de su interacción con la materia circundante”. Por ejemplo, explica, “en los últimos 50 años hemos descubierto una veintena de agujeros negros en sistemas binarios de nuestra galaxia (la Vía Láctea), cuyas masas se distribuyen entre 5 y 15 veces la masa del Sol. Estos agujeros negros han sido creados a partir del colapso de estrellas más masivas que 25 soles, una vez agotado el combustible que las mantiene en equilibrio, soportando su enorme peso. Por otro lado, estudiando el movimiento de un cúmulo de estrellas en las inmediaciones del núcleo de nuestra galaxia, se ha podido demostrar la existencia de un súper-agujero negro con una masa de 4 millones de soles, formado (probablemente) a partir de la fusión de cúmulos de agujeros negros de centenares y miles de masas solares”.

En el año 2015, los detectores LIGO inauguraron “una nueva era de la astrofísica con el descubrimiento de ondas gravitacionales, provenientes de la fusión de 2 agujeros negros de 29 y 36 masas solares”. Este descubrimiento “supuso un triple hito histórico: (I) la primera detección directa de ondas gravitacionales (predichas por Albert Einstein 100 años atrás), (II) la primera observación directa de la colisión de 2 agujeros negros y (III) la demostración de la existencia agujeros negros binarios”. Desde entonces, añade, “la colaboración científica LIGO-Virgo no ha dejado de asombrar al mundo con la detección de una decena más de ondas gravitacionales, asociadas a la fusión de agujeros negros con masas entre 8 y 50 soles. La formación de todos estos agujeros negros (hasta un máximo de 65 masas solares) se puede explicar de forma natural a partir del colapso de estrellas muy masivas”, asegura.

Sin embargo, prosigue, “el 21 de mayo de 2019, LIGO-Virgo detectó una nueva fuente de ondas gravitacionales con propiedades intrigantes. En primer lugar, el evento ocurrió hace 7.000 millones de años (la mitad de la edad del Universo), siendo, por tanto, el más alejado descubierto hasta la fecha. Además, los agujeros negros implicados tienen masas de 66 y 85 soles, las más altas medidas hasta la fecha”. Agujeros negros “tan masivos no pueden explicarse por colapso estelar ya que, a partir de cierta masa, las estrellas experimentan inestabilidades en forma de pulsaciones violentas que terminan expulsando grandes cantidades de materia e, incluso, pueden destrozar completamente la estrella sin dejar ningún remanente”. Uno de los escenarios propuestos “plantea que se trata de agujeros negros de segunda generación, formados mediante la fusión de agujeros negros de menor masa (estos sí, producidos por colapso estelar). Alternativamente, podrían ser agujeros negros primordiales, formados durante el Big-Bang, u otro tipo de agujeros negros producidos a partir de canales más exóticos. Por último, la coalescencia de los 2 agujeros negros de 66 y 85 masas solares ha terminado formando un nuevo agujero negro con una masa total de 140 soles (téngase en cuenta que alrededor de 10 soles de masa han sido invertidos en la producción de las ondas gravitacionales)”.

Explica que “agujeros negros con masas entre 100 y cien mil soles reciben el nombre de agujeros negros de masa intermedia (una nueva familia, a caballo entre los agujeros negros estelares y los supermasivos que encontramos en los núcleos de galaxias) y, aunque se postulaba su existencia, nunca antes habían sido detectados. Su importancia es clave para entender la formación de las galaxias ya que podrían constituir las semillas a partir de las cuales se forman los agujeros negros supermasivos tras muchas generaciones de fusiones”, subraya.

En resumen, concluye, “la última detección de ondas gravitacionales ha permitido descubrir no sólo los primeros agujeros negros masivos de formación no estelar, sino también la primera evidencia de un agujero negro de masa intermedia. En los próximos años asistiremos sin dudad a un aumento espectacular en el ritmo de descubrimientos de ondas gravitacionales que nos permitirá profundizar todavía más sobre el origen y propiedades de los agujeros negros”.