¿Qué pasaría si dos agujeros negros supermasivos del mismo tamaño se formaran uno al lado del otro al mismo tiempo?

¡Interesante!

Si simplemente se formaran de la nada, de una manera “¡puf!”, No ocurriría nada sorprendente. Después de todo, no habría velocidad inicial. Comenzarían a tirarse el uno al otro, ya que la gravedad se aplica a todos y cada uno de los cuerpos (¡incluidos usted y yo!). Como son del mismo tamaño, se acelerarían en la dirección del otro agujero negro, antes de encontrarse en el medio del espacio entre ellos. Ellos, por falta de una mejor terminología, se comían mutuamente. Parte del agujero negro sería irradiado o arrojado al espacio exterior porque el proceso es bastante violento, pero el agujero negro final será mucho, mucho más supermasivo que el otro.

Desafortunadamente, es difícil hacer predicciones sobre la formación repentina de SMBH uno al lado del otro porque, sin embargo, los SMBH no “solo” se forman como otros agujeros negros: el proceso es largo y sucede a través de “comer” mucha otra masa. Al estar dos agujeros negros en la misma vecindad, el proceso se ralentizaría enormemente.

Sin embargo, hay un escenario mucho más interesante, a pesar de que no sucede a menudo. Cuando dos galaxias se cruzan, puede ocurrir una fusión de galaxias , durante la cual dos galaxias se cruzan entre sí.

Si bien las posibilidades de que los objetos colisionen son minicule, hay muchos efectos gravitacionales que podrían sacar a las estrellas y otros objetos de sus caminos y llevarlos a nuevas órbitas. En las condiciones adecuadas, los agujeros negros en el centro de estas galaxias (los agujeros negros supermasivos) podrían comenzar a orbitar alrededor de su compañero : constantemente harían círculos uno alrededor del otro, formando un sistema binario (literalmente: sistema de dos objetos).

Gracias a la Relatividad General de Einstein, dos cuerpos en órbita alrededor del otro irradian su energía en forma de algo llamado ondas gravitacionales . Piénselo de esta manera: el calor se irradia en el infrarrojo, que en realidad es solo radiación electromagnética, y el equivalente gravitacional son las ondas gravitacionales .

Si irradias energía, tendrás que sacarla de algún lado. En este caso, los agujeros negros perderán velocidad, lo que significa que se orbitarán cada vez más cerca.

Al final, estarán tan cerca que se produce una fusión: los dos forman uno, en más o menos las mismas condiciones que la fusión que describí anteriormente. En este momento, las ondas gravitacionales alcanzarían un clímax repentino y violento que literalmente se irradia a través de todo el cosmos.

Cientos de millones de años luz de distancia, cientos de millones de años después, una pequeña especie llamada homo sapiens usará su pequeño planeta y sus pequeños instrumentos (llamados Advanced LIGO) para registrar y detectar este cataclismo masivo. Es realmente uno de los mayores logros de la física experimental. Estuve en un simposio a principios de 2016 cuando anunciaron que finalmente lograron detectar estas ondas, y la atmósfera era increíblemente emocionante.

Es muy poco probable que dos agujeros negros supermasivos del mismo tamaño se formen uno al lado del otro al mismo tiempo. Pero como experimento mental, imaginemoslo. Si los dos agujeros negros se están desarrollando uno al lado del otro, su gravedad se atraería y se convertirían en un agujero negro antes de convertirse en dos agujeros negros supermasivos separados.

Pero imaginemos que dos agujeros negros supermasivos de dos galaxias diferentes se unen. Creemos que en el centro de las grandes galaxias reside un agujero negro supermasivo que contiene cientos de millones de veces la masa de nuestro Sol. Se cree que estos agujeros negros supermasivos están girando a velocidades fenomenales. Una vez que dos agujeros negros masivos están muy cerca uno del otro, no pueden escapar de la gravedad del otro. Como resultado, chocan entre sí y se fusionan para convertirse en un gigantesco agujero negro masivo. Este proceso produciría una energía tremenda y enviaría ondas masivas a través del tejido espacio-temporal del Universo. Estas ondas se llaman ondas gravitacionales.

En lugar de unirse bien, debido a la rotación, los dos agujeros negros podrían interactuar y retroceder el uno del otro enviando a uno lastimado. Dependiendo de la velocidad de su giro, su tamaño y el ángulo en el que colisionan, podrían unirse, o uno puede salirse del camino del otro. Las fuerzas son tan extremas que un agujero negro es expulsado a una velocidad tremenda.

La patada máxima ocurre con los dos agujeros negros que giran en direcciones opuestas, pero están en el mismo plano orbital: imagine dos trompos que se unen. En una fracción de segundo, un agujero negro recibe una patada suficiente para enviarlo directamente desde la galaxia recién fusionada, para nunca volver.

Cuando un agujero negro recibe una patada, el otro recibe una enorme cantidad de energía, inyectada en el disco de gas y polvo que lo rodea. El disco de acreción arderá con una llamarada de rayos X suave que debería durar miles de años. Pero eventualmente, se fusionarán como un gran agujero negro.

Entonces, aunque las fusiones entre agujeros negros supermasivos son eventos extremadamente raros, el resplandor persiste lo suficiente como para que podamos detectar una gran cantidad en el espacio en este momento. Los investigadores estiman que podría haber hasta 100 de estos recientes eventos de retroceso que ocurran dentro de los 5 mil millones de años luz de la Tierra.

Esta es una de las partes importantes que Einstein mencionó en The General Theory of Relativity. Y se confirmó después de que los científicos detectaron las ondas gravitacionales el 14 de septiembre de 2015.

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