Hace poco más de un año la colaboración LIGO reportó la primera detección de ondas gravitacionales producidas durante la fusión de dos agujeros negros de aproximadamente treinta veces la masa del sol. Sin embargo, hay agujeros negros muchísimo más grandes llamados “súper-masivos”, con masas millones de veces mayores y cuyas ondas podrán ser detectadas por nuevos instrumentos.

La información que se obtiene de las ondas gravitacionales es abundante, pero lo más difícil es identificar exactamente desde dónde nos están llegando, es decir, dónde se está produciendo la fusión de agujeros negros. Para lograrlo hay que identificar una señal luminosa, por ejemplo: rayos X, ondas de radio, o simplemente fotones visibles, que nos indiquen su ubicación. En el caso de los agujeros negros súper-masivos se espera que haya gas alrededor de ellos que produzca radiación al ser “apretujado” o consumido por los agujeros negros. Los profesores Jorge Cuadra, del Instituto de Astrofísica UC (IA), y Xian Chen, ahora en la Universidad de Pekín, pero hasta hace poco investigador postdoctoral del IA, además de decenas de astrofísicos en el mundo, llevan años estudiando qué tipo de señales luminosas pueden producir las binarias de agujeros negros en las distintas fases de su evolución, hasta llegar a la fusión.

Al grupo de la UC se unió el ahora investigador de doctorado Camilo Fontecilla, para desarrollar una investigación que busca estudiar específicamente cómo el grosor del disco de gas que se forma alrededor del agujero negro primario (el más masivo de los dos) influye en la señal luminosa. El equipo del IA descubrió que el disco, al volverse más grueso, “será menos susceptible al efecto gravitacional del agujero secundario, produciéndose lo que llamamos un ‘segundo desacople’ y permitiendo que una cantidad importante de material sobreviva el proceso de fusión sin ser “apretujado” o consumido. Esto permitirá que la luminosidad del sistema disminuya paulatinamente, a diferencia del modelo considerado hasta ahora que, al suponer que el disco desaparecía completamente, consideraba un corte brusco”, cuenta Camilo Fontecilla.

Este hallazgo se produjo con la simulación de una dimensión del disco de gas, desarrollada por Fontecilla desde el año 2014, y que permite estudiar la evolución a largo plazo de estos sistemas. “Lo más destacable es que con los cambios que proponemos al modelo actual se pueden considerar nuevas alternativas para la evolución temporal de la luminosidad. Según nuestro trabajo aún existirá material alrededor del sistema cuando la separación de los agujeros negros sea muy pequeña, e incluso después de que éstos se fusionen. Por tanto, sería posible obtener una contraparte de luminosidad electromagnética a la emisión de ondas gravitacionales que serán emitidas en estas etapas del proceso”, explica Camilo Fontecilla, autor principal del estudio.

Los resultados de la investigación fueron publicados en el Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS) a comienzos de este 2017.