Canarias se une a Japón para hallar la luz de fusión de dos agujeros negros

Un equipo liderado por personal investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) ha realizado, con el Gran Telescopio Canarias (GTC o Grantecan) y el telescopio Subaru, el seguimiento más amplio y profundo hasta la fecha de una colisión de agujeros negros detectada previamente en ondas gravitacionales.

Desde la primera detección directa de ondas gravitacionales con LIGO en 2015, la astronomía de ondas gravitacionales ha atraído la atención de equipos de investigación de todo el mundo. En 2017, se detectó el evento de ondas gravitacionales de la fusión de la estrella de neutrones binaria GW170817. Este fue el primer y único evento de ondas gravitacionales hasta la fecha del que se ha detectado su contrapartida en gran parte del espectro electromagnético.

Los detectores de ondas gravitacionales no sólo detectan este tipo de fusiones de estrellas de neutrones, sino también de agujeros negros con estrellas de neutrones y de dos agujeros negros. De hecho, el número de eventos de ondas gravitacionales procedentes de fusiones de dos agujeros negros supera el 90% de todas las detecciones de ondas gravitacionales realizadas.

Las observaciones son importantes para aclarar si esta fusión emite ondas electromagnéticas

Debido al fuerte campo gravitatorio, ni siquiera la luz puede escapar de un agujero negro, por lo que no se esperaba que las fusiones de dos agujeros negros fueran acompañadas de emisiones electromagnéticas. Sin embargo, en 2019 se detectó una posible emisión electromagnética procedente de dos agujeros negros en el evento de ondas gravitacionales GW190521. Desde un punto de vista teórico se han propuesto múltiples mecanismos que explican la emisión electromagnética, pero la comunidad científica sigue sin estar completamente segura.

Por ello, las observaciones de seguimiento en múltiples frecuencias son importantes para aclarar si la fusión de dos agujeros negros va acompañada de emisión electromagnética y, en caso afirmativo, cuál es su intensidad. «Aunque el marco teórico de la emisión electromagnética de las fusiones de agujeros negros binarios está aún en discusión, las observaciones son cruciales para sondear las distintas posibilidades», explica Josefa Becerra González, investigadora del IAC.

Las fusiones de agujeros negros son el origen más común de las ondas gravitacionales

El 24 de febrero de 2020, LIGO y Virgo detectaron la onda gravitacional procedente de la fusión de un agujero negro binario denominada GW200224_222234. Ahora, un equipo de investigación dirigido por Takayuki Ohgami, en el NAOJ, y Josefa Becerra, en el IAC, ha realizado observaciones conjuntas de seguimiento de esta región con el instrumento Hyper Suprime-Cam (HSC) del Telescopio Subaru y el instrumento OSIRIS del Gran Telescopio de Canarias (GTC).

«La cooperación de los telescopios Subaru y GTC nos proporciona una sinergia muy singular para realizar observaciones de seguimiento fotométricas profundas y amplias con Subaru junto con las potentes capacidades espectroscópicas que proporciona GTC», explica Tomoki Morokuma, investigador del Instituto de Tecnología de Chiba. «Esta colaboración ofrece una oportunidad clave para revelar por primera vez la naturaleza de la posible radiación electromagnética de las fusiones de agujeros negros binarios», insiste.

El equipo de investigación inició una búsqueda de la contrapartida electromagnética de dicha fusión y consiguió observar casi la totalidad (91%) de la dirección de llegada de la señal tan sólo 12 horas después de la detección del evento de ondas gravitacionales.

«Gracias al telescopio Subaru y al GTC, hemos podido realizar un seguimiento amplio y profundo sin precedentes de un evento de ondas gravitacionales procedente de un agujero negro binario, pero no detectamos ninguna contrapartida electromagnética evidente»,, subraya Nozomu Tominaga, investigador del NAOJ. «Necesitamos continuar el seguimiento de las ondas gravitacionales procedentes de coalescencias de agujeros negros binarios para buscar una emisión electromagnética firme y estudiar su diversidad», añade.