En términos generales, la estructura de un agujero negro es muy simple.Todo lo que necesita saber es su masa, carga y rotación, y sabe cuál debería ser la estructura del espacio y el tiempo alrededor de un agujero negro.Pero las cosas se complican mucho si tienes dos agujeros negros orbitando entre sí.A diferencia de un solo agujero negro que tiene una solución exacta para las ecuaciones de Einstein, no existe una solución exacta para dos agujeros negros.Similar aproblema de los tres cuerposen la gravedad newtoniana.Pero eso no significa que los astrónomos no puedan resolver las cosas, como han demostrado algunos estudios recientes.
Las ecuaciones de Einstein no tienen soluciones exactas para los sistemas de agujeros negros binarios, pero hay aspectos de los agujeros negros binarios que predice la ecuación.Uno de ellos se conoce como resonancia de espín-órbita.Cuando un agujero negro gira, la estructura del espacio que lo rodea gira en la dirección de rotación.marco de arrastre.Cuando dos agujeros negros orbitan muy juntos, el arrastre del marco de cada agujero negro afecta la rotación del otro agujero negro.Como resultado, los dos agujeros negros tienden a entrar en resonancia y sus rotaciones se organizan de la misma manera (paralelas) o de manera opuesta (antiparalelas).Si las resonancias de espín-órbita son reales, los pares binarios deberían tender a tener una de estas direcciones.
Un estudio reciente sugiere que esto es cierto.En él, el equipo analizó los datos de ondas gravitacionales de la fusión conocida de agujeros negros y descubrió que las rotaciones tienden a ser paralelas o antiparalelas.Dado el pequeño tamaño de la muestra y el hecho de que las rotaciones binarias de los agujeros negros no se alinean exactamente, no tenemos suficientes datos para confirmar el efecto, pero los datos que tenemos apuntan en esa dirección.
Una de las dificultades de medir el giro de un agujero negro es que la señal es bastante débil.Las ondas gravitacionales que medimos a partir de la fusión de agujeros negros distantes son tan débiles que el ruido las barre fácilmente.Las estaciones como LIGO y Virgo deben realizar mediciones muy sensibles y sus datos deben filtrarse a través de modelos informáticos.Es una combinación de procesamiento de datos y simulación por computadora que hace que las fusiones sean detectables.Agregar un giro a la mezcla hace que las cosas sean aún más difíciles.
Sin embargo, en el segundo documento, el equipo analizó formas de lograr mejores resultados.Descubrieron que la señal de resonancia de espín es más fuerte cuando está casi lista para fusionarse.Eso tiene sentido porque es cuando están más cerca el uno del otro y el arrastre del marco es más fuerte.Sin embargo, la información de rotación actual de los agujeros negros binarios se puede encontrar observando las ondas gravitacionales que se orbitan entre sí.El equipo ha demostrado cómo el modelo puede obtener resultados mucho mejores al analizar las señales cercanas a la fusión.Aplicando este nuevo método a la fusión de agujeros negros, es posible que podamos identificar resonancias de giro-órbita en un futuro próximo.
La astronomía de ondas gravitacionales es todavía un campo nuevo y todavía estamos aprendiendo cómo capturar y analizar datos.Como muestra este nuevo estudio, las ondas gravitacionales contienen mucha información, y un poco de investigación puede revelar más.
referencia:Varma, Vijay, et al.“Indicios de resonancias de giro-órbita en poblaciones de agujeros negros binarios.”Carta de revisión física 128.3 (2022): 031101.
referencia:Varma, Vijay, et al.“Medición de la dirección de rotación del plano orbital del agujero negro binario.”Revisión física D 105.2 (2022): 024045.