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La NASA simula dos agujeros negros supermasivos que giran en espiral hacia una colisión

La física que impulsa los agujeros negros supermasivos es difícil de comprender incluso para los científicos que dedican sus vidas a estudiar tales objetos. Cuando agrega un segundo agujero negro, las cosas se vuelven aún más difíciles de seguir. Los científicos nunca han podido observar la colisión de dos agujeros negros, pero una nueva simulación del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA podría ofrecer algo de claridad sobre la física involucrada.

En este punto, está bien establecido que las grandes galaxias tienen agujeros negros supermasivos en el centro. También sabemos que las galaxias del universo se fusionan con regularidad. Sin embargo, vemos muy pocas galaxias que tengan dos agujeros negros gigantes en el centro. Aquellos que vemos no están lo suficientemente cerca como para que sus campos gravitacionales interactúen, lo que dificulta la identificación de los agujeros negros fusionados solo con la luz; no sabemos qué buscar, pero la nueva simulación de Goddard podría ayudar.

Las ondas gravitacionales de los agujeros negros más pequeños que se fusionan se han confirmado con instrumentos como el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser de la National Science Foundation (LIGO). Una fusión de agujeros negros supermasivos sería mucho más distante, por lo que no podemos confiar en ondas gravitacionales para localizarlos. La Tierra es demasiado ruidosa para captar la señal. Sabemos algo sobre las emisiones de gas que orbitan agujeros negros supermasivos, y ahí es donde los investigadores de Goddard han centrado su atención.

Los agujeros negros supermasivos deberían arrastrar nubes de gas sobrecalentado junto con ellos cuando se fusionan, e incluso más gas terminaría alrededor de un agujero negro si dos galaxias se fusionan. Los investigadores modelaron dos agujeros negros supermasivos que orbitan entre sí tres veces para determinar cómo se comportaría ese gas poco antes de una colisión. Descubrieron que esta etapa del proceso estaría dominada por intensas emisiones de rayos UV y rayos X del gas en tres regiones distintas. Habría un anillo de gas más frío alrededor del par de agujeros negros, así como discos más pequeños y calientes rodeando cada singularidad individual. Una corriente de gas también alimentaría los discos más pequeños del halo circundante.

A medida que la materia fluye hacia los agujeros negros, la simulación predice que la luz ultravioleta interactuaría con la corona del agujero negro para producir emisiones de rayos X más altas. Con una tasa más baja, la luz ultravioleta se atenuaría. Los científicos esperan que las emisiones de rayos X de un par de agujeros negros fusionados sean significativamente más brillantes de lo que cualquiera de ellos podría producir por sí solo.

Tomó el Supercomputadora Blue Waters 46 días para producir esta simulación con sus 9,600 núcleos de CPU, y ni siquiera está completa. La NASA no intentó modelar el centro de gravedad entre las dos masas en órbita. Es solo un círculo negro en la animación. Aún queda mucho por aprender.

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