Se estima por primera vez el límite de velocidad de los agujeros negros al retirarse de una fusión

Gracias a los observatorios de ondas gravitacionales, sabemos que cuando dos agujeros negros se fusionan, crean un tercer agujero negro. El agujero negro final es un poco menos masivo que la suma de sus padres, ya que parte de la energía se ha perdido en forma de ondas gravitacionales. Este agujero negro final también está siendo empujado fuera de su lugar de nacimiento por la interacción de deformación del espacio-tiempo que lo creó. Los científicos ahora han simulado qué tan rápido puede ser este retroceso.

Utilizando 1381 simulaciones, los investigadores examinaron colisiones de alta energía entre agujeros negros y su comportamiento. Descubrieron que, si las condiciones son las adecuadas, el agujero negro recién fusionado puede ser lanzado al universo a velocidades de poco menos de 28 600 kilómetros (17 800 millas) por segundo. Este es un agujero negro rápido.

“Queríamos calcular la velocidad máxima que puede adquirir un agujero negro recién formado, la fusión de dos agujeros negros en colisión. Encontramos un máximo que es aproximadamente el 10 por ciento de la velocidad de la luz, que es muy rápido para los estándares astrofísicos». Profesor Carlos Lousto del Instituto de Tecnología de Rochester, le dijo a IFLScience.

No todos los agujeros negros serán golpeados por la colisión a esa gran velocidad. Los científicos se han dado cuenta de que se necesitan requisitos muy específicos para alcanzar esa velocidad máxima. Se supone que los agujeros negros que se fusionan en la simulación giran y giran en direcciones exactamente opuestas.

También están de lado en la órbita que hacen entre sí antes de chocar. Así como la Tierra está inclinada en su órbita alrededor del Sol, estos agujeros negros simulados también lo están. La inclinación de nuestro planeta es de 23,5 grados, mientras que estos agujeros negros teóricos están a 90 grados y apuntando en dirección opuesta.

«Los giros, la velocidad con la que giran sobre su eje, y también la orientación son el aspecto más crucial», dijo el profesor Lousto a IFLScience. “Parece fundamental [the direction of the spins] están en el mismo plano de la órbita. Esto maximiza la anisotropía porque un giro apunta en una dirección, el otro giro debe apuntar en la otra dirección dentro del plano orbital. Y esto conduce a la máxima radiación asimétrica que conduce a este retroceso.

La emisión de energía gravitacional es lo que hace que este retroceso sea tan grande. Las colisiones entre agujeros negros son eventos tan dramáticos que parte de la masa se transforma en ondas gravitacionales. Para maximizar el retroceso, la emisión debe ser asimétrica. Sin embargo, los investigadores también tenían curiosidad por saber el valor máximo de cuánta energía se puede obtener de la colisión de un agujero negro.

El profesor Lousto pudo compartir con nosotros los resultados preliminares de su nuevo trabajo, sugiriendo que en las condiciones adecuadas (muy diferentes del retroceso máximo) es posible transformar hasta el 27 por ciento de la masa de los agujeros negros en ondas gravitacionales.

Este estudio ha sido aceptado para su publicación en Cartas de revisión física.