binaria excéntrica de agujeros negros

En 2015, los detectores LIGO captaron por primera vez el temblor del espacio provocado por la fusión de dos agujeros negros. Desde entonces, se han acumulado cientos de eventos, y cada uno lleva la huella de su linaje: si los agujeros nacieron juntos, de un mismo par de estrellas, o si se encontraron por azar en un cúmulo denso.

Una red de radiotelescopios repartidos por todo el planeta capta el susurro de un agujero negro lejano. Cada antena registra la señal, pero ¿cómo combinar esas grabaciones si los relojes de las estaciones avanzan a ritmos distintos y la atmósfera distorsiona las ondas que llegan?

En algún lugar de las profundidades del cosmos, dos agujeros negros supermasivos giran uno alrededor del otro. Su danza no es suave: la órbita está estirada, como una goma elástica que se tensa y se comprime. Cada vuelta genera ondas en el tejido del espacio-tiempo: ondas gravitacionales.

El mundo cuántico no perdona el olvido. Tira una piedra a un estanque: las ondas se expanden y desaparecen, la información sobre la caída se dispersa sin dejar rastro. En mecánica cuántica es distinto: la evolución del sistema es reversible y el pasado nunca se borra del todo.

Tomemos dos láminas delgadas de un semiconductor. Una está impregnada de electrones libres, como un café abarrotado donde cada mesa está ocupada. La segunda, por el contrario, está llena de lugares vacíos: 'huecos' que ansían llenarse.

Dos agujeros negros giran en una danza cósmica, acercándose en espiral. Al final se fusionan en uno solo —y ese instante produce una potente ráfaga de ondas gravitacionales, una ondulación del propio espacio-tiempo. ¿Y qué queda tras la fusión?

En las capas delgadas del cristal de seleniuro de tantalio (TaSe₂) se esconde una propiedad que desafía a la física convencional. Cuando se añadieron átomos invitados entre las capas de este material, la estructura perdió su centro de simetría — y en su interior surgió una superconductividad blindada.

Un disco de gas con un peso de cuatrocientos mil soles rodea al agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. Su atracción actúa como un timón gravitacional: lenta pero inexorablemente, gira las órbitas de las estrellas binarias, empujándolas hacia la región donde las fuerzas de marea desgarran la pareja.

En mayo de 2020, los detectores LIGO y Virgo registraron la onda gravitacional GW200105. Entre muchas ondas gravitacionales similares, esta se destacó por una rareza: la órbita de la estrella de neutrones y el agujero negro que chocaron no era un círculo perfecto, sino una elipse alargada.

En el centro de una galaxia, un agujero negro enorme está envuelto en una nube invisible: un enjambre de partículas ultraligeras que él mismo generó. En esa nube se sumerge otro agujero negro, del tamaño de una estrella, y comienza un largo baile en espiral. El acercamiento dura millones de años, pero los eventos más dramáticos ocurren justo en el horizonte.

Dos agujeros negros que se acercan antes del impacto recuerdan a patinadores en un giro en pareja: cada uno gira sobre su propio eje y juntos tejen una danza común. Ese sacacorchos compartido, el llamado espín efectivo, los astrónomos pueden medirlo gracias a las ondas gravitacionales que se expanden desde la pareja como círculos en el agua.

En el núcleo denso de un cúmulo estelar, tres agujeros negros se encuentran en una danza peligrosa. El movimiento es caótico: las trayectorias se enredan como madejas de hilo. Luego uno de los agujeros sale disparado, mientras los otros dos quedan en una órbita alargada.

Imagine un funambulista balanceándose sobre un abismo. Cada paso cambia la tensión de la cuerda, y el más mínimo desplazamiento del centro de gravedad puede ser fatal. Así se asemeja el baile de una estrella común солнцеподобной alrededor de un чёрной дыры de diez masas solares, si la órbita es muy alargada.

Muchos agujeros negros están rodeados de campos magnéticos. Al girar, el agujero arrastra consigo el espacio-tiempo curvado, como un volante de inercia de una máquina, y pone en marcha una fábrica cósmica.

Dos bolas pesadas giran no en un círculo perfecto, sino en un óvalo muy achatado: a veces se acercan, a veces se alejan. Así se comportan aproximadamente los pares de agujeros negros con órbitas alargadas.

Cuando una estrella de neutrones y un agujero negro se fusionan, emiten ondas gravitacionales — ondulaciones del espacio-tiempo que llegan a la Tierra. Estas ondulaciones llevan la huella de su última danza: la órbita antes de la colisión suele ser alargada, como una elipse.

Una orquesta de millones de instrumentos toca una sola nota, pero cada uno entra en su momento y con su propio volumen. Así suena el fondo estocástico de ondas gravitacionales: un zumbido de fusiones de agujeros negros que individualmente son indistinguibles.

Una pareja de patinadores gira tomados de la mano. Si la trayectoria es un círculo perfecto, cada empujón del compañero es predecible. Pero si se alarga hasta convertirla en un óvalo, los esfuerzos se vuelven desiguales: al acercarse, un tirón; al alejarse, una pausa. Más o menos así se comportan dos agujeros negros en los últimos minutos antes de fusionarse.

Los astrónomos apuntaron el JWST hacia el planeta de la estrella Épsilon Indi, una bola gigante de gas, similar a Júpiter, a solo 12 años luz. En las imágenes térmicas, el planeta resplandecía como un farol. Pero a su lado notaron un punto débil, como una luciérnaga. Los cálculos mostraron que dos objetos describen la imagen mejor que uno.

Dos agujeros negros se enredan el uno alrededor del otro no en un suave círculo, sino como dos piedras lanzadas desde orillas opuestas a un profundo remolino. Su órbita se asemeja a un óvalo muy achatado: la excentricidad es casi uno. Cuando por fin chocan, nace una potente ráfaga de ondas gravitacionales: el temblor del propio espacio.

Cada 15 horas, en una constelación situada a 57 años luz de nosotros, se produce un pequeño eclipse solar. Una diminuta enana blanca —una estrella del tamaño de la Tierra pero más pesada que el Sol— se sumerge tras el disco de la enana roja.

El agua en una tetera, mientras hierve, se divide claramente en líquido y vapor. Pero bajo una presión enorme, la frontera desaparece: la sustancia entra en un estado supercrítico, ni una cosa ni la otra, sino algo intermedio. Los agujeros negros también pueden hacer esto.

En la galaxia NGC 1566, situada en la constelación del Dorado, se encuentra un núcleo activo: un agujero negro supermasivo rodeado por una nube de gas en movimiento rápido. Cuando el gas cae hacia el agujero, se calienta y emite brillantes líneas espectrales.

El telescopio 'Kepler' observó durante años miles de estrellas y detectó planetas por las diminutas caídas en su luz cuando el planeta pasa frente a su estrella. Ese paso, o tránsito, permite medir el tamaño del planeta, pero no la forma de su trayectoria.

El cúmulo globular M22 es un enjambre denso de cientos de miles de estrellas que cuelga en nuestra galaxia como una colmena luminosa. En tal apiñamiento, las estrellas chocan a menudo e intercambian parejas, pero los objetos grandes, como los agujeros negros, no solían durar mucho: se pensaba que la gravedad los expulsaba.

Cuando dos galaxias chocan, sus agujeros negros centrales comienzan una larga danza de acercamiento. Mientras no se fusionan en uno solo, podemos ver un par de cuásares: luces brillantes que se encienden cuando los agujeros negros absorben gas y polvo. Estos pares en el cielo son como dos faros cercanos, pero cada uno ilumina desde su propio puerto.

Los eclipses en estrellas dobles son como un reloj: la enana blanca (un denso remanente estelar) pasa regularmente frente a su compañera y la luz se apaga por un breve instante. Pero en la mayoría de estos pares, el reloj se adelanta o se atrasa unos segundos a lo largo de los años.

Durante 39 años, los astrónomos han registrado cómo la estrella BE Lyn se enciende y se apaga. Su luz pulsa con un ritmo de varias horas, como un faro que parpadea sin cesar. Pero en ese ritmo se ha encontrado una anomalía: a veces los destellos llegaban un poco antes, a veces un poco después. La estrella se acercaba y se alejaba de la Tierra, como si alguien la arrastrara en círculos.

Dos estrellas, acercándose en una danza cósmica, experimentan un balanceo adicional, consecuencia de la curvatura del espacio-tiempo (efecto predicho por Einstein). El planeta que las orbita también se balancea.