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La sinfonía de los agujeros negros.


Envuelto en el misterio desde su descubrimiento, el fenómeno de los agujeros negros sigue siendo uno de los enigmas más alucinantes de nuestro universo. 



En los últimos años, muchos investigadores han avanzado en la comprensión de los agujeros negros utilizando la astronomía observacional y un campo emergente conocido como astronomía de ondas gravitacionales, primero hipotetizado por Albert Einstein, que mide directamente las ondas gravitacionales emitidas por los agujeros negros.

A través de estos hallazgos sobre las ondas gravitacionales de los agujeros negros, que fueron observados por primera vez en 2015 por los Observatorios de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO) en Louisiana y Washington, los investigadores han aprendido detalles interesantes sobre estos objetos invisibles y han desarrollado teorías y proyecciones sobre todo desde sus tamaños a sus propiedades físicas.

Aún así, las limitaciones en LIGO y otras tecnologías de observación han impedido que los científicos capten una imagen más completa de los agujeros negros, y una de las mayores brechas en el conocimiento se refiere a cierto tipo de agujero negro: los de masa intermedia o agujeros negros que caen en algún lugar entre supermasivo (al menos un millón de veces mayor que nuestro sol) y estelar (piense: más pequeño, aunque de 5 a 50 veces mayor que la masa de nuestro sol).

Eso podría cambiar pronto gracias a una nueva investigación de Vanderbilt sobre lo que sigue para la astronomía de ondas gravitacionales. El estudio, dirigido por el astrofísico de Vanderbilt Karan Jani y presentado hoy como una carta en Nature Astronomy, presenta una hoja de ruta convincente para capturar instantáneas de 4 a 10 años de actividad de agujero negro de masa intermedia.

"Al igual que una orquesta sinfónica emite sonido a través de una variedad de frecuencias, las ondas gravitacionales emitidas por los agujeros negros se producen en diferentes frecuencias y tiempos", dijo Jani. "Algunas de estas frecuencias tienen un ancho de banda extremadamente alto, mientras que otras tienen un ancho de banda bajo, y nuestro objetivo en la próxima era de la astronomía de ondas gravitacionales es capturar observaciones multibanda de ambas frecuencias para 'escuchar la canción completa',  cuando se trata de agujeros negros ".

Jani, un autoproclamado "cazador de agujeros negros" al que Forbes nombró en su lista 30 Under 30 de 2017 en Science, formó parte del equipo que detectó las primeras ondas gravitacionales. Se unió a Vanderbilt como becario postdoctoral GRAVITY en 2019.

Junto con los colaboradores del Instituto de Tecnología de Georgia, el Instituto de Tecnología de California y el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, el nuevo documento, "Detectabilidad de agujeros negros de masa intermedia en astronomía de ondas gravitacionales multibanda", analiza el futuro de los detectores LIGO junto con la propuesta Misión espacial de la antena espacial con interferómetro láser (LISA), que ayudaría a los humanos a acercarse un paso más a comprender lo que sucede dentro y alrededor de los agujeros negros.

"La posibilidad de que existan agujeros negros de masa intermedia pero que actualmente están ocultos a nuestra vista es tentador y frustrante", dijo Deidre Shoemaker, coautora del artículo y profesora en la Facultad de Física de Georgia Tech. "Afortunadamente, hay esperanza ya que estos agujeros negros son fuentes ideales para la futura astronomía de ondas gravitacionales multibanda".

LISA, una misión dirigida conjuntamente por la Agencia Espacial Europea y la NASA y planeada para su lanzamiento en el año 2034, mejoraría la sensibilidad de detección de ondas gravitacionales de baja frecuencia. Como el primer detector de ondas gravitacionales basado en el espacio dedicado, LISA proporcionaría una medición crítica de una frecuencia previamente inalcanzable y permitiría la observación más completa de los agujeros negros de masa intermedia. En 2018, la profesora de física y astronomía de Vanderbilt, Kelly Holley-Bockelmann, fue nombrada por la NASA como la presidenta inaugural del Equipo de Estudio LISA.

"Dentro de los agujeros negros, toda comprensión conocida de nuestro universo se rompe", agregó Jani. "Con la alta frecuencia ya capturada por los detectores LIGO y la baja frecuencia de los futuros detectores y la misión LISA, podemos unir estos puntos de datos para ayudar a llenar muchos vacíos en nuestra comprensión de los agujeros negros".

El trabajo fue financiado en parte por la NASA (subvención 80NSSC19K0322) y la National Science Foundation Grant PHY-1806580, PHY-1809572 y PHY-1708212). El trabajo se llevó a cabo en el Laboratorio de Propulsión a Chorro, Instituto de Tecnología de California, bajo contrato con la Administración Nacional de Aeronáutica y del Espacio.

Fuente y enlace a la investigación: Karan Jani, Deirdre Shoemaker, Curt Cutler. Detectability of intermediate-mass black holes in multiband gravitational wave astronomy. Nature Astronomy, 2019


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