El misterio de cómo se fusionan los agujeros negros supermasivos

Sin embargo, los modelos han demostrado que es difícil dispersar suficientes estrellas hacia los agujeros negros para resolver el problema del parsec final.

Alternativamente, cada agujero negro podría tener un pequeño disco de gas a su alrededor, y estos discos podrían aspirar material de un disco más ancho que rodea la región vacía tallada por los agujeros. "Los discos que los rodean se alimentan del disco más ancho", dijo Taylor, y eso significa, a su vez, que su energía orbital puede filtrarse hacia el disco más ancho. "Parece una solución muy eficaz", afirmó Natarajan. "Hay mucho gas disponible".

En enero, Blecha y sus colegas investigaron la idea de que un tercer agujero negro en el sistema podría proporcionar una solución. En algunos casos en los que dos agujeros negros se han estancado, otra galaxia podría comenzar a fusionarse con las dos primeras, trayendo consigo un agujero negro adicional. "Se puede tener una fuerte interacción de tres cuerpos", dijo Blecha. "Puede consumir energía y reducir considerablemente el plazo de la fusión". En algunos escenarios, el más ligero de los tres agujeros es expulsado, pero en otros los tres se fusionan.

Pruebas en el horizonte

La tarea ahora es determinar qué solución es la correcta o si hay múltiples procesos en juego.

Alonso-Álvarez espera probar su idea buscando una señal de materia oscura que interactúa sola en los próximos datos de la matriz de temporización de púlsares. Una vez que los agujeros negros se acercan más que el último parsec, pierden momento angular principalmente mediante la emisión de ondas gravitacionales. Pero si está en juego materia oscura que interactúa consigo misma, entonces deberíamos verla minar parte de la energía a distancias alrededor del límite de pársec. Esto, a su vez, generaría ondas gravitacionales menos energéticas, dijo Alonso-Álvarez.

Hai-Bo Yu, físico de partículas de la Universidad de California en Riverside, defensor de la materia oscura que interactúa consigo misma, dijo que la idea es plausible. "Es una vía para buscar características microscópicas de la materia oscura a partir de la física de ondas gravitacionales", dijo. "Creo que eso es simplemente fascinante".

La nave espacial LISA (antena espacial con interferómetro láser) de la Agencia Espacial Europea, un observatorio de ondas gravitacionales cuyo lanzamiento está previsto para 2035, podría darnos aún más respuestas. LISA recogerá las fuertes ondas gravitacionales emitidas por la fusión de agujeros negros supermasivos en sus últimos días. "Con LISA veremos la fusión de agujeros negros supermasivos", dijo Pacucci. La naturaleza de esa señal podría revelar "rasgos particulares que muestran el proceso de desaceleración", resolviendo el problema del parsec final.

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historia original reimpreso con permiso de Revista Quanta, una publicación editorialmente independiente del Fundación Simons cuya misión es mejorar la comprensión pública de la ciencia cubriendo los desarrollos y tendencias de la investigación en matemáticas y ciencias físicas y biológicas.