Los agujeros negros podrían estar en este momento atravesando el Universo a velocidades asombrosas, justo por debajo del 10% de la velocidad de la luz. Basado en simulaciones de colisiones entre estos objetos extremos, esa es la velocidad máxima que los agujeros negros pueden alcanzar después de una colisión energética. Eso es mucho más rápido que los cálculos anteriores, lo que sugiere que, si bien todavía tenemos mucho que aprender sobre cómo chocan los agujeros negros, nos estamos acercando a comprender estos eventos violentos y sus consecuencias.
“Hemos podido proporcionar una estimación precisa del retroceso final, producto de la colisión de alta energía de dos agujeros negros”, escriben los investigadores James Healy y Carlos Lousto del Instituto de Tecnología de Rochester.
“La extrapolación a giros extremos nos ha llevado a estimar el valor de 28.562 ± 342 kilómetros por segundo para el retroceso final, colocando así un límite por debajo del 10% de la velocidad de la luz”.
Cuando dos agujeros negros se fusionan, el producto final no termina necesariamente ocupando la posición orbital galáctica original como el binario. La colisión, dependiendo de su energía, puede producir un retroceso que “patea” el agujero negro final, el producto de los dos originales, en una nueva trayectoria y velocidad.
Esto ocurre cuando la energía gravitacional se distribuye de manera desigual, y se emite más en una dirección, como resultado de masas o espines desiguales, o ambos, en el par de agujeros negros previos a la fusión. Estimaciones previas sitúan la velocidad máxima que podría alcanzar este efecto en unos 5.000 kilómetros por segundo con respecto a su punto de origen.
Hasta la fecha, se ha detectado un agujero negro acelerado que los científicos creen que fue producto de una patada de retroceso. Viaja a unos 1.542 kilómetros por segundo. Pero definir las limitaciones del proceso puede ayudar a los astrónomos a determinar con qué frecuencia sucede. Esta es información crucial para la ciencia del agujero negro. Por ejemplo, hemos detectado agujeros negros que son más masivos de lo que la teoría sugiere que deberían ser.
Una gran cantidad de agujeros negros que se mueven rápidamente después de haber sido encontrados en una colisión podría explicarlo. Más agujeros negros en movimiento aumentan las posibilidades de colisiones, lo que podría producir agujeros negros más masivos que el límite de masa de colapso del núcleo. Healy y Lousto utilizaron una supercomputadora para realizar 1.381 simulaciones numéricas completas de colisiones entre dos agujeros negros de igual masa con giros opuestos apuntando a lo largo de su plano orbital.
Así consiguieron su velocidad máxima: 28.562 kilómetros por segundo. Eso es más de 100 millones de kilómetros por hora. La velocidad de escape de un objeto que atraviesa la Vía Láctea desde la vecindad solar es de 497 kilómetros por segundo. El objeto más rápido jamás construido por humanos es la sonda solar Parker, que alcanzó los 163 kilómetros por segundo en 2021.
Entonces, ¿agujeros negros en condiciones óptimas de colisión? Bastante dañado rápido. Afortunadamente, es poco probable que suceda el escenario exacto utilizado por los investigadores; pero descubrir limitaciones extremas define el campo para futuros estudios.
Eso es algo reconfortante saber, en realidad. Un estudio de hace unos años descubrió que podría haber cientos de agujeros negros perforados por una patada de retroceso moviéndose alrededor de la Vía Láctea incluso mientras lees estas palabras. Si viajan un poco más despacio, la idea parece un poco menos intimidante (aunque no es probable que nos golpeen de todos modos).
Healy y Lousto también notaron que el giro y la orientación de los agujeros negros en su simulación fueron críticos para la velocidad de patada resultante. Planean explorar el papel del giro con mayor detalle en un artículo futuro.
La investigación ha sido publicada en Physical Review Letters.
Fuente: Science Alert.
