Un vistazo al patio trasero de un agujero negro
En la Universidad de Ámsterdam, un grupo de académicos dirigido por Gianfranco Bertone está desarrollando nuevos métodos para recopilar datos sobre el entorno de los agujeros negros y los propios agujeros negros. El equipo de investigación demostró que será posible distinguir entre la presencia de discos de gas, materia oscura y nuevas partículas luminosas alrededor de los agujeros negros con futuros detectores de ondas gravitacionales basados en el espacio en un nuevo análisis.
Al menos tres entornos fascinantes podrían rodear a los agujeros negros. El más conocido es un «disco de acreción», que es un disco de gas extremadamente caliente que se arremolina alrededor del agujero negro, similar a los que el Event Horizon Telescope capturó recientemente con la cámara. Sin embargo, hay opciones alternativas.
Una nube de partículas extremadamente ligeras puede rodear un agujero negro, creando una estructura conocida como átomo gravitacional. Finalmente, existe la posibilidad de la materia oscura, una sustancia enigmática que parece impregnar el universo en todas las escalas pero cuya composición fundamental aún se desconoce. A medida que los agujeros negros se forman y crecen, se espera que se agrupen a su alrededor en estructuras muy densas en forma de púas.
Pippa Cole, investigadora postdoctoral en el grupo de Gianfranco Bertone y primera autora de la nueva publicación, explica, «Lo hermoso es que con las nuevas observaciones, será posible distinguir entre las tres situaciones, así como distinguirlas del caso en el que el patio trasero del agujero negro simplemente está vacío, donde los dos agujeros negros giran alrededor. entre sí en el vacío. Hemos desarrollado técnicas estadísticas que, con suficientes datos y una diferencia de masa lo suficientemente grande entre los dos agujeros negros, deberían ser capaces de diferenciar muy claramente entre los cuatro escenarios.
La próxima generación de experimentos, según Cole y sus asociados, podrá detectar ondas gravitacionales producidas por fusiones de agujeros negros en presencia de un fondo, como un disco de acreción, un átomo gravitatorio o un pico de materia oscura. Esto permite utilizar ondas gravitacionales para buscar posibles candidatos a materia oscura y nuevas partículas ultraligeras.
Gianfranco Bertone, y primer autor de la nueva publicación, explica, “Estos son tiempos emocionantes. Pronto entraremos en una nueva era de la física y la astronomía. Así como la física de partículas de precisión nos permite buscar nueva física en los aceleradores de partículas en la Tierra, la astronomía de ondas gravitacionales de precisión pronto nos permitirá buscar materia oscura y nuevas partículas en el Universo.
Referencia de la revista:
- Philippa S. Cole, Gianfranco Bertone, Adam Coogan, Daniele Gaggero et al. Distinguir los efectos ambientales en las formas de onda gravitatorias de los agujeros negros binarios. Astronomía Natural (2023). YO: 10.1038/s41550-023-01990-2
