En un notable avance en el campo de la astrofísica, investigadores del Grupo Gravity de la Universidad de las Islas Baleares (UIB) han anunciado la identificación de ondas gravitacionales originadas por la fusión de agujeros negros masivos, los cuales plantean serias interrogantes hacia los modelos astrofísicos establecidos.

Según un comunicado de la UIB, la Colaboración LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) ha revelado la detección de la unión de los agujeros negros más masivos jamás observados, utilizando los experimentales Observatorios LIGO de Hanford y Livingston, respaldados por la Fundación Nacional de Ciencia de Estados Unidos (NSF).

El equipo de la UIB ha jugado un papel fundamental al identificar la fusión que resultó en un agujero negro final con una masa superior a 225 veces la del Sol. Esta fascinante señal, categorizada como GW231123, fue registrada el 23 de noviembre de 2023, durante la cuarta campaña de observación (O4) de la red LVK.

Los agujeros negros que se fusionaron poseían masas aproximadas de 100 y 140 veces la de nuestro Sol. Aparte de su considerable tamaño, ambos agujeros negros presentan rotaciones rápidas, lo que convierte esta señal en un enigma único al interpretar su origen, sugiriendo así un proceso de formación más intrincado de lo que se suponía previamente.

Este hallazgo desafía la comprensión actual sobre la formación de agujeros negros, dado que los modelos de evolución estelar tradicionales no prevén la existencia de tales objetos supermasivos. Una teoría posible es que estos agujeros negros surgieron de fusiones anteriores de agujeros más pequeños, lo que indicaría un desarrollo evolutivo más complicado de lo que se había considerado hasta ahora.

Hasta el momento, se han documentado alrededor de 100 fusiones de agujeros negros a través de la detección de ondas gravitacionales. Anteriormente, el sistema binario más masivo había sido el relacionado con la señal GW190521, que representaba una masa total notablemente menor, de solo 140 veces la del Sol.

Al igual que en otros descubrimientos trascendentales en la astronomía de ondas gravitacionales en la última década, el equipo de Física Gravitacional, conocido como Gravity, en la UIB ha tenido una participación importante no solo en la detección, sino también en la interpretación de esta señal astrofísica.

La complejidad del análisis de este evento requirió una cuidadosa comparación de diferentes modelos de ondas para clarificar las incertidumbres en las mediciones. Cuatro de los cinco modelos utilizados fueron elaborados en la UIB, dentro de un programa de investigación de larga trayectoria dirigido por el doctor Sascha Husa, mientras que otros incluyeron contribuciones significativas del equipo de la universidad.

El desarrollo de los dos modelos más eficientes fue dirigido por la doctora Marta Colleoni y la doctora Eleanor Hamilton. Además, el doctor Antoni Ramos-Buades, quien se ha unido recientemente a la UIB como investigador distinguido, es el autor principal de un modelo desarrollado en el renombrado Instituto Albert Einstein en Alemania.

Asimismo, dos estudiantes de doctorado del grupo, Alicia Calafat y Jorge Valencia, fueron parte del equipo de estimación de parámetros de la Colaboración LIGO-Virgo-KAGRA durante la detección y estuvieron entre los primeros en analizar las propiedades astrofísicas, como las masas y los giros de los agujeros negros involucrados.

El doctor David Keitel también contribuyó al análisis de posibles efectos de lente gravitacional relacionados con este evento, aunque se requiere un estudio más minucioso para corroborar estos hallazgos en colaboración con otros investigadores.

La UIB ha sido pionera en España en la observación de ondas gravitacionales dentro de colaboraciones científicas internacionales de gran envergadura, aunque el ámbito ha experimentado un crecimiento notable a nivel nacional, incorporando a nuevos grupos en la Colaboración Científica LIGO y en la Colaboración Virgo, lo que ha mejorado tanto el desarrollo instrumental como el análisis astrofísico de las observaciones.

La señal GW231123, con sus características excepcionales, subraya que la astronomía de ondas gravitacionales sigue en plena efervescencia, justo cuando se acerca el décimo aniversario de la primera detección de ondas gravitacionales provenientes de un sistema binario de agujeros negros, GW150914, que tuvo lugar en septiembre de 2015 y fue anunciada al mundo en febrero de 2016, involucrando también a investigadores de la UIB en este avance fundamental.