Las ondas gravitacionales podrían revelar semillas de agujeros negros

La amplitud y la frecuencia de estas ondas podría revelar la masa inicial de las semillas de los primeros agujeros negros que crecieron desde que se formaron hace 13.000 millones de años y proporcionar pistas sobre qué les causó y dónde se formaron, según los investigadores del Instituto de Cosmología Computacional de la Universidad de Durham. La investigación ha sido presentada este lunes en la reunión de la Royal Astronomical Society británica.

El estudio combinó simulaciones del proyecto EAGLE - que tiene como objetivo crear una simulación realista del universo conocido dentro de un ordenador - con un modelo para calcular las señales de ondas gravitacionales.

Dos detecciones de ondas gravitatorias causadas por colisiones de agujeros negros supermasivos deberían ser factibles cada año, utilizando instrumentos basados en el espacio tales como el Evolved Laser Interferometer Space Antenna (eLISA), que se pondrá en marcha en 2034, según los investigadores.

En febrero, las colaboraciones internacionales de LIGO y Virgo indicaron que habían detectado ondas gravitatorias por primera vez usando instrumentos basados en tierra y en junio informaron de una segunda detección.

Cuando eLISA esté en el espacio - y será por lo menos 250.000 veces mayor que los detectores en la Tierra - debería ser fiable para detectar las ondas gravitacionales de mucha menor frecuencia, causadas por la colisión de agujeros negros supermasivos que son de hasta un millón de veces la masa de nuestro sol.

Las teorías actuales sugieren que la semilla de estos agujeros negros son el resultado del crecimiento y colapso de la primera generación de estrellas en el Universo, la colisión de estrellas en los cúmulos estelares densos, o el colapso en directo de estrellas masivas en el Universo muy temprano.

Como cada una de estas teorías predice diferentes masas de las semillas iniciales de los agujeros negros supermasivos, las colisiones producirían diferentes señales de ondas gravitacionales.

Esto significa que las posibles detecciones de eLISA podrían ayudar a identificar el mecanismo que ayudó a crear agujeros negros supermasivos y cuándo se formaron en la historia del universo.

El autor principal, Jaime Salcido, dijo: "Una mayor comprensión de las ondas gravitacionales significa que podemos estudiar el Universo de una forma totalmente diferente. Estas ondas son causadas por colisiones de objetos masivos con una masa mucho más que nuestro sol.

Combinando la detección de ondas gravitacionales con simulaciones, podríamos en última instancia saber cuándo y cómo se formaron las primeras semillas de los agujeros negros supermasivos".