Cuando dos agujeros negros colisionan, no solo generan ondas gravitacionales que se propagan por el espacio, sino que también crean un agujero negro nuevo que puede ser «empujado» violentamente como consecuencia de la propia fusión. A ese impulso se le conoce como recoil o retroceso, y hasta ahora solo se había estimado parcialmente en algunos eventos. La nueva medición, basada en el evento GW190412, va mucho más allá: permite reconstruir su movimiento en tres dimensiones.
Qué son las ondas gravitacionales y por qué son tan valiosas
Las ondas gravitacionales fueron predichas por Einstein en 1916 como una consecuencia de su teoría de la relatividad general. Sin embargo, no se logró su detección directa hasta 2015, gracias a los observatorios LIGO en Estados Unidos. Estas ondas son como arrugas en el espacio-tiempo que viajan a la velocidad de la luz, y que transportan información sobre eventos violentos que no emiten luz, como las colisiones de agujeros negros.
Desde aquella primera detección, se han registrado casi 300 eventos similares. Cada uno permite entender mejor la naturaleza de los agujeros negros, su distribución en el cosmos y cómo se comporta la gravedad en condiciones extremas. Pero entre todos esos eventos, GW190412 destaca por tener las características adecuadas para medir el retroceso completo del agujero negro resultante.
El evento GW190412 y su particularidad
Detectado en 2019 por los observatorios LIGO y Virgo durante su tercera campaña de observación, GW190412 corresponde a la fusión de dos agujeros negros de masas desiguales. Esta asimetría es clave, porque provoca una emisión desigual de ondas gravitacionales que genera el famoso «empujón» o retroceso.
El equipo de investigación logró determinar que el agujero negro resultante se desplazó a más de 50 km/s, una velocidad suficiente para que pudiera ser expulsado de un cúbulo globular. Más aún, pudieron identificar la dirección exacta de ese desplazamiento con respecto a la Tierra, al eje orbital del sistema original y a la línea de separación de los dos agujeros negros justo antes de su fusión.
Una orquesta cósmica y su música espacial
El investigador Juan Calderón-Bustillo, autor principal del estudio, explica el método con una analogía musical: una fusión de agujeros negros se puede entender como una orquesta que toca una composición compleja, con distintos «instrumentos» o modos de emisión de ondas gravitacionales. Dependiendo de dónde esté el observador en relación con la fuente, escuchará una combinación distinta de «instrumentos». Esa variación permite reconstruir la posición relativa del observador, y por tanto, la dirección del retroceso.
Este enfoque fue desarrollado en 2018, pero en aquel momento no había datos suficientemente detallados para aplicarlo. Fue con la detección de GW190412 que el equipo vio la oportunidad: el evento contenía la «música» necesaria para realizar una medición completa. Y lo consiguieron.
Implicaciones del descubrimiento
La posibilidad de medir la dirección del retroceso abre nuevas puertas en la astrofísica moderna. Por ejemplo, si un agujero negro recién formado atraviesa un entorno denso, como el centro de una galaxia activa, puede generar una señal electromagnética visible, conocida como flare. Hasta ahora ha sido muy difícil confirmar si tales señales provienen realmente de fusiones de agujeros negros, pero conociendo la dirección del retroceso, se podrá distinguir si una señal visible está alineada con una detección de ondas gravitacionales.
Este avance también representa una validación de la teoría de la relatividad general en escenarios de alta energía y gran asimetría. La forma en que se propagan las ondas gravitacionales, y cómo afectan a los objetos que las generan, está alineada con las predicciones de Einstein.
Lo que viene: futuras detecciones y más precisión
La capacidad de reconstruir el movimiento tridimensional de un agujero negro a miles de millones de años luz, usando solo ondas gravitacionales, es una muestra del potencial de esta rama de la ciencia. A medida que los detectores como LIGO y Virgo aumenten su sensibilidad, y con la futura incorporación del observatorio espacial LISA, podrán observarse eventos más complejos y distantes con mayor precisión.
Cada fusión detectada con este nivel de detalle permitirá no solo mejorar los modelos actuales, sino también abrir la posibilidad de descubrir nuevos fenómenos astrofísicos. Saber hacia dónde se dirige un agujero negro tras su nacimiento puede parecer un dato menor, pero en realidad es como seguir el rastro de una bala en el espacio: revela de dónde vino, qué energías estuvieron en juego y cuál es el entorno en el que ocurrió el disparo.
☞ El artículo completo original de Natalia Polo lo puedes ver aquí
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