Investigadores de la UIB apuntan al posible descubrimiento de un agujero negro primordial

Investigadores de la UIB apuntan al posible descubrimiento de un agujero negro primordial. El equipo de investigaciones del grupo Gravity de la Universitat de les Illes Balears (UIB) ha participado en la identificación de un sistema binario, compuesto por la fusión de un objeto compacto desconocido y una estrella de neutrones, que podría tratarse de un agujero negro primordial.

Esta ha sido una de las hipótesis hacia la que ha apuntado la doctora en Física de la UIB e investigadora principal del grupo, Alicia Sintes, que participa en la Colaboración Científica LIGO-Virgo-Kagra -junto con otras universidades y centros de investigación internacionales-, en la rueda de prensa ofrecida este lunes para explicar este hallazgo.

La responsable del equipo de investigación ha señalado que este «fenómeno exótico» que se ha encontrado a 200 megapársecs de La Tierra tiene una masa de 3,6 veces la masa del Sol, por lo entra dentro de una escala de lo que hasta ahora se consideraban como «masas prohibidas», dado que las masas de las estrellas de neutrones tienen entre 1,2 y dos masas solares y los agujeros negros suelen sobrepasar las cinco.

La científica ha indicado que en el intervalo entre tres y cinco veces la masa del Sol «no debían existir objetos compactos» o, al menos, «no son fácilmente explicables con los conocimientos de los que se dispone hasta ahora» para seguir la evolución estelar.

Este tipo de objetos compactos se forman cuando muere una estrella, que da lugar a un agujero negro o una estrella de neutrones, pese a que el proceso de formación de este objeto compacto desconocido -denominado GW230529- es «incierto» y los investigadores manejan varios escenarios plausibles.

El primero sería la formación por retroceso, donde el colapso del núcleo de una supernova da lugar a un agujero negro, debido a la acumulación de material residual procedente del núcleo. Recientes estudios han demostrado que la formación de agujeros negros de entre tres y seis masas solares es posible mediante este mecanismo de formación.

Las simulaciones de colapso del núcleo para estrellas de helio han predicho masas de agujeros negros tan bajas como la masa máxima de las estrellas de neutrones, aunque el rango de masas por debajo de cinco masas solares está menos poblado.

Aún así, actualmente los modelos de colapso del núcleo presentan grandes incertidumbres en cuanto al resultado del proceso, por lo que resulta difícil determinar con precisión los límites de las masas de los objetos compactos, por lo que GW230529 es «un valioso recurso para restringir estos modelos».

Otro escenario posible para la formación del componente primario es a través de una fusión binaria de estrellas de neutrones. En ese caso se podría imaginar que la componente secundaria es miembro de un antiguo sistema triple o cuádruple, o que la capturó mientras evolucionaba en un cúmulo estelar joven o en un núcleo galáctico activo.

Sintes ha señalado que «pondría la mano en el fuego» por que este objeto es un agujero negro y ha señalado la posibilidad de que fuera un agujero negro primodial, es decir, generado instantes posteriores al Big Bang.

Además, ha recalcado que este evento «exótico» y «extraordinario» abre muchos interrogantes porque esta observación indica que hay objetos con masas comprendidas entre tres y cinco veces la del Sol, cuando en principio «no deberían existir».

La doctora de la UIB que estaba de guardia

El hallazgo de este fenómeno se produjo el 29 de mayo de 2023 -de ahí el nombre que se le ha otorgado- durante la primera parte del cuarto periodo de observaciones de los detectores de la colaboración científica, cuando la doctora de la UIB Anna Heffernan se encontraba de guardia.

Heffernan participó de forma directa en las estimaciones iniciales de los parámetros de la señal GW230529 como uno de los seis miembros del turno de guardia cuando se produjo la detección, a las 19.15 horas de aquel día.

Una vez identificado, iniciaron investigaciones más detalladas con los modelos desarrollados en la UIB, que fueron continuadas por otros equipos de la colaboración LIGO-Virgo-KAGRA, dada la importancia del evento. De hecho, GW230529 fue el primer evento que se consideró de alta prioridad del cuarto período de observación.

El estudio de otros sistemas en la brecha de masa, como GW230529, permitirá refinar la comprensión de las poblaciones de agujeros negros y estrellas de neutrones.

El anuncio de la publicación de los resultados del estudio de GW230529 se realiza pocos días antes de que la colaboración LIGO-Virgo-Kagra reanude la segunda parte del cuarto período de observación, que arrancará a partir del 10 de abril de 2024 y durará hasta en febrero de 2025, con una sensibilidad mejorada.

Mientras continúe la observación, los investigadores de LIGO-Virgo-Kagra analizarán los datos de la primera parte del período y comprobarán las 80 señales que fueron identificadas. Al final del cuarto período de observación, en febrero de 2025, el número total de señales de ondas gravitacionales observadas podría superar las 200.

Consultada por la evolución del grupo de investigación, Sintes ha explicado que en estos momentos hay involucrados 29 investigadores de la UIB en diferentes proyectos del departamento, pero ha resaltado que este número es «insignificante» en comparación a los grupos que hay repartidos en los diferentes centros de educación superior de España y otros centros de investigación.

En ese sentido, ha destacado que este mes podrían trasladar el equipo a un edificio ubicado en el Parc Bit, algo que ha avanzado que les ayudará en la comunicación, porque hasta ahora estaban repartidos en cuatro edificios distintos.

También ha aseverado que les puede ayudar en la atracción de talento y en la interrelación con las empresas locales, ya que próximamente se adquirirán nuevos ordenadores para la supercomputación que podrían servir de ayuda a otros sectores.