GW190521

GW190521 (inicialmente S190521g ) ^{[ 5 ]} fue una señal de onda gravitacional resultante de la fusión de dos agujeros negros . Posiblemente estuvo asociada con un destello de luz coincidente; si esta asociación es correcta, la fusión habría ocurrido cerca de un tercer agujero negro supermasivo . ^{[ 2 ] [ 6 ]} El evento fue observado por los detectores LIGO y Virgo el 21 de mayo de 2019 a las 03:02:29 UTC, ^{[ 7 ]} y publicado el 2 de septiembre de 2020. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 8 ]} El evento tuvo una distancia de luminosidad de 17  mil millones de años luz de la Tierra, ^{[ nota 1 ] [ 5 ] [ 9 ]} dentro de un área de 765 grados ^{cuadrados [ nota 2 ] [ 10 ]} hacia una de dos áreas aproximadamente antipodales del cielo, una centrada alrededor de Coma Berenices y la otra en Tucana . ^{[ 1 ] [ 2 ] [ 6 ] [ 11 ]}

Con 85 y 66 masas solares ( M☉ ) respectivamente, los dos agujeros negros que componen esta fusión son las masas progenitoras más grandes observadas hasta la fecha. _[ ^{12 ] El} agujero negro resultante tenía una masa equivalente a 142 veces la del Sol, lo que convierte a esta en la primera detección clara de un agujero negro de masa intermedia . Las 8 masas solares restantes se irradiaron como energía en forma de ondas gravitacionales. ^{[ 4 ] [ 5 ] [ 8 ]}

GW190521 es un descubrimiento significativo debido a las masas del gran agujero negro resultante y de uno o ambos de los agujeros negros constituyentes más pequeños. La teoría de la evolución estelar predice que una estrella no puede colapsar en un agujero negro de más de aproximadamente 65 M☉ , dejando una brecha de masa de agujero negro por _encima de 65 M☉ _.  85 +21 −14 M _☉ ^{[ nota 3 ]} y Los agujeros negros 142 +28 −16 M _☉ observados en GW190521 se encuentran de manera concluyente en la brecha de masa, lo que indica que puede estar poblada por fusiones de agujeros negros más pequeños. ^{[ 4 ]} 

Solo se habían observado evidencias indirectas de agujeros negros de masa intermedia, aquellos con entre 100 y 100 000 masas solares , y no estaba claro cómo se habían formado. ^{[ 13 ]} Los investigadores plantean la hipótesis de que se forman a partir de una serie jerárquica de fusiones, en la que cada agujero negro es el resultado de fusiones sucesivas que involucran agujeros negros más pequeños. ^{[ 8 ]}

Según Vassiliki Kalogera, miembro del equipo de descubrimiento de la Universidad Northwestern , "esta es la primera y única medición de masa firme/segura de un agujero negro de masa intermedia en el momento de su nacimiento... Ahora sabemos con certeza al menos una forma [de que tales objetos pueden formarse], a través de la fusión de otros agujeros negros". ^{[ 9 ]}

En junio de 2020, los astrónomos informaron observaciones de un destello de luz en Centauro que podría estar asociado con GW190521. El Zwicky Transient Facility (ZTF) informó una fuente óptica transitoria dentro de la región del desencadenante de GW190521, aunque debido a la incertidumbre en la posición en el cielo era de cientos de grados cuadrados, la asociación sigue siendo incierta. Si los dos eventos están realmente vinculados, se afirma que el evento es el primer hallazgo de una fuente electromagnética relacionada con la fusión de dos agujeros negros. ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 6 ] [ 14 ]} Las fusiones de agujeros negros no suelen emitir luz. Los investigadores sugieren que podría explicarse si la fusión de los dos agujeros negros más pequeños envió al agujero negro de masa intermedia recién formado en una trayectoria que se precipitó a través del disco de acreción de un agujero negro supermasivo cercano pero no relacionado, perturbando el material del disco y produciendo un destello de luz. Según los astrónomos, el agujero negro recién formado habría viajado a 200 km/s (120 mi/s) a través del disco. ^{[ 15 ]} Si esta explicación es correcta, el destello debería repetirse después de aproximadamente 1,6 años ^{[ 3 ]} cuando el agujero negro de masa intermedia vuelva a encontrarse con el disco de acreción. ^{[ 15 ]} A fecha de 2023, el estado de la conexión entre estos dos eventos no está confirmado. ^{[ 16 ]}  

Según Matthew Graham, astrónomo principal del estudio, «Este agujero negro supermasivo llevaba años emitiendo sonidos antes de este repentino destello. El destello se produjo en la escala temporal y en el lugar precisos para coincidir con el evento de ondas gravitacionales. En nuestro estudio, concluimos que el destello probablemente sea el resultado de la fusión de dos agujeros negros, pero no podemos descartar por completo otras posibilidades». ^{[ 15 ]}

Si bien el análisis de datos original de LIGO / Virgo asumió un modelo de forma de onda espiral cuasi-circular, publicaciones posteriores afirmaron que esta fuente podría haber sido significativamente excéntrica. Romero-Shaw et al. demostraron que los datos se describen mejor mediante una forma de onda excéntrica sin precesión con${\displaystyle e_{\rm {10Hz}}\geq 0.1}$que un modelo cuasicircular con precesión de espín. ^{[ 17 ]} Utilizando formas de onda excéntricas basadas en la relatividad numérica , Gayathri et al. 2020 encontraron un mejor ajuste con${\displaystyle e_{\rm {10Hz}}=0.67}$y masas de origen102 +7 −11 M _☉ para ambos agujeros negros en fusión. ^{[ 18 ]} 

• Astronomía de ondas gravitacionales
• Lista de observaciones de ondas gravitacionales
• Astronomía multimensajero

• "GW190521" . LIGO .
• Vídeo (1:14:15): Seminario web GW190521 en YouTube ( LIGO ; 3 de septiembre de 2020).
• Vídeo (00:30): Simulación de la fusión de agujeros negros en YouTube ( AEI ; 2 de septiembre de 2020).