Así es como los científicos planean ver colisiones de hoyos negros

Artículo publicado originalmente por VICE Estados Unidos.

Es difícil comprender la inmensidad de un hoyo negro supermasivo, un tipo especial de objeto que se encuentra en el centro de las grandes galaxias y cuya masa puede alcanzar hasta miles de millones de veces la masa del Sol.

Pero lo que es aún más alucinante es imaginar los fuegos artificiales cósmicos cuando estos gigantes chocan entre sí y se fusionan.

"Cuando estos objetos se fusionan, se produce más energía que en el resto del universo", contó a Motherboard Paul McNamara, un científico de la Agencia Espacial Europea (ESA, por sus siglas en inglés), en una llamada telefónica.

Según un comunicado de la ESA publicado recientemente, los científicos nunca han presenciado directamente las fusiones de agujeros negros supermasivos, pero McNamara y sus colegas planean cambiar eso en las próximas décadas.

Las misiones —el Telescopio Avanzado para Astrofísica de Alta Energía (Athena, por sus siglas en inglés) y la Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA, por sus siglas en inglés)— no tienen precedente.

Athena, actualmente en camino para un lanzamiento en 2031, será el observatorio de rayos X más grande jamás construido, capaz de detectar fuentes de alta energía con una precisión hasta 100 veces mayor que las misiones anteriores.

LISA, cuyo despegue está programado en 2034, es una constelación de tres satélites que volarán a una distancia de 2.4 millones de kilómetros entre sí en una órbita que recorre el camino de la Tierra alrededor del Sol. Será el primer detector de ondas gravitacionales en el espacio, que pretende captar las ondas del tejido del espacio-tiempo producidas por eventos cósmicos perturbadores, como las colisiones de agujeros negros supermasivos.

A pesar de que llevará más de una década desarrollar estas misiones avanzadas, valdrá la pena esperar para ver si son capaces de dar a la humanidad un primer vistazo de estas fusiones colosales.

"Si alguno de estos objetos alguna vez se fusiona en el universo, LISA los detectará", dijo McNamara, quien es parte de la misión LISA de la ESA. "Es una afirmación bastante fenomenal, pero podemos medir estos objetos más allá de lo que llamamos el amanecer cósmico, antes de las primeras estrellas en el universo".

LISA es como una versión espacial de gran tamaño de LIGO, el observatorio terrestre que ganó el Premio Nobel de Física 2017 por la primera detección de ondas gravitacionales. Pero si bien LIGO solo puede escuchar fusiones de pequeños agujeros negros, que involucran objetos aproximadamente 10 veces la masa del Sol, LISA está diseñado para captar ondas gravitacionales de baja frecuencia producidas por agujeros que contienen millones o miles de millones de masas solares.

Una vez que LISA detecta las ondas liberadas por un choque inminente entre dos hoyos negros supermasivos, los científicos de la ESA pueden apuntar Athena hacia esa parte del cielo y capturar la explosión de radiación de alta energía producida en durante la fusión.

Esta combinación de múltiples líneas de evidencia observacional se conoce como astronomía de mensajería múltiple. Aplicarla a las fusiones supermasivas de los agujeros negros podría ayudar a resolver grandes misterios sobre el universo, como por ejemplo por qué algunos núcleos galácticos son mucho más activos y luminosos que otros.

"Si podemos identificar la fuente, es posible que veamos encenderse a una de estas galaxias activas", dijo McNamara. "En este momento, no tenemos idea de cómo o por qué sucede".

"Es lo que amo de la ciencia", agregó. "La astronomía de ondas gravitacionales es un campo tan nuevo y no conocemos todas las respuestas".