Investigadors del grup Gravity de la Universitat de les Illes Balears (UIB) han participat en la detecció de la fusió que va produir un forat negre final amb més de 225 vegades la massa del sol. El senyal, designat GW231123, va ser vist durant la quarta campanya d’observació (O4) de la xarxa LVK el 23 de novembre de 2023.

Fins a 300 forats negres de massa intermèdia i 2.500 forats negres actius en galàxies nanes. Aquesta és la doble troballa d’un equip internacional de científics a través de l’Instrument Espectroscòpic de l’Energia Fosca (DESI, per les sigles en anglès), que podria ampliar la comprensió humana sobre l’Univers i preparar el terreny per a futures recerques sobre la formació de les galàxies.

Què passa quan un forat negre mor? Segons el físic italià Carlo Rovelli, es podria transformar en la seva antítesi: un forat blanc, un objecte al qual res pot accedir.

Astrònoms de l'Institut Tecnològic de Califòrnia (Caltech) han observat els jets més llargs mai enregistrats provinents d'un forat negre. En concret, aquestes ejeccions de matèria a molt alta temperatura tenen una longitud d'uns 23 milions d'anys llum, l'equivalent a 140 vegades la mida de la nostra galàxia, la Via Làctia. Suposen un nou rècord perquè el màxim detectat fins ara era d'uns 16 milions d'anys llum.

El món torna a ser testimoni d'un esdeveniment inèdit a l'espai: el despertar sobtat d'un forat negre massiu. La galàxia SDSS1335+0728, aparentment tranquil·la, va començar a brillar més que mai a finals del 2019 i investigadors de l'Observatori Austral Europeu (ESO, en les sigles en anglès d'European Southern Observatory) es van proposar fer-ne seguiment per desxifrar el seu comportament. En un estudi publicat aquest dimarts a la revista Astronomy & Astrophysics, els astrònoms han utilitzat dades de diversos observatoris espacials i terrestres, inclòs el Very Large Telescope, el telescopi més avançat del món i ubicat al desert d'Atacama, a Xile, per fer un seguiment de la variació de brillantor de la galàxia.

Els investigadors del grup Gravity de la Universitat de les Illes Balears (UIB) ha registrat un "esdeveniment excepcional", segons ha qualificat la doctora en Física i investigadora principal del grup, Alícia Sintes, que va tenir lloc fa 600 milions d'anys llum. Es tracta d'un sistema binari, format per la fusió d'un objecte compacte desconegut i una estrella de neutrons, que podria tractar-se d'un forat negre primordial. Sintes ha qualificat aquest objecte d'"extraordinari". Té una massa solar de 3,6, la qual cosa desafia els models actuals de poblacions de forats negres i estels de neutrons segons els quals no podrien existir objectes en l'interval d'entre tres i cinc masses solars. Fins ara, els estels de neutrons detectats tenen menys de tres masses solars, mentre que els forats negres en tindrien més de cinc. "Posaria la mà al foc que és un forat negre, el problema és explicar com s'ha format. Aquests objectes no són fàcilment explicables amb els coneixements actuals que tenim d'evolucions estel·lars", ha assegurat Sintes. "Hem vingut per revolucionar els conceptes usuals que tenim del cosmos", ha remarcat.

Llum verda a un "instrument de ciència-ficció", tal com l’ha qualificat Valeriya Korol, investigadora de l'Institut Max Planck d’Astrofísica a Garching, Alemanya, en declaracions a la revista Nature. L’Agència Espacial Europea (ESA) ha aprovat la missió LISA (Laser Interferometer Space Antenna), un detector d’ones gravitatòries espacial que es començarà a construir el 2025 i es llançarà el 2035.

¿De quantes maneres es pot sortir d’aquest Univers?

L’Univers és format per milers de galàxies i en cadascuna hi ha almenys un forat negre que es fa cada vegada més i més gran. Les galàxies no estan quietes, sinó que es mouen, de manera que s’acosten o s’allunyen en el marc d’un Univers en expansió. O col·lisionen i generen el que es coneix com a ones gravitacionals. Quan això passa pot ser que també ho facin els forats negres, que també tendeixen a créixer fins a assolir una massa que és milions de vegades més gran que el nostre Sol. Però passa que aquestes ones són extraordinàriament febles i molt difícils de detectar. Un consorci internacional, de nom North American Nanohertz Observatory for Gravitational Waves (NANOGrav), ha aconseguit detectar-les. I, pel que sembla, els senyals són la suma aleatòria de tots els forats negres en moviment que es trobarien almenys a 10.300 milions d’anys llum. Molt lluny encara del Big Bang, que es calcula que es va produir fa 13.700 milions d’anys, però prou a prop per formar part de l’Univers primerenc.

La fi dels dies arribarà, possiblement d’aquí uns 100.000 milions d’anys. ¿És massa aviat per començar a posar-nos nerviosos? “Hi haurà un últim ésser sensible, un últim pensament”, declara la Dra. Janna Levin, cosmòloga del Barnard College, cap al final d’A trip to infinity (Un viaje al infinito, en la versió castellana), un nou documental de Netflix dirigit per Jonathan Halperin i Drew Takahashi.

El 1915, Einstein plantejava una teoria que ha revolucionat la nostra comprensió d'una de les forces de la naturalesa: la gravetat. Dues de les seves conseqüències més destacades, els forats negres i les ones gravitatòries, van fer la seva aparició amb certa controvèrsia. D'una banda, pocs mesos després de presentar-se la teoria, el físic alemany Karl Schwarzschild trobava una solució que semblava un joc matemàtic amb propietats ben estranyes. Avui dia, però, aquell joc és la millor opció que tenim per descriure els forats negres sense rotació, mentre esperem que la unificació de la relativitat general i la física quàntica pugui revelar els secrets de les seves regions més centrals.

S’havia predit i fins i tot s’havia imaginat. Ara en tenim la certesa en forma d'unes primeres imatges que corroboren l’existència d’un forat negre al cor de la nostra galàxia. La troballa confirma la teoria general de la relativitat formulada per Albert Einstein el 1915. Sagitari A*, aquest és el seu nom, es defineix com un forat negre rotatori que atrau enormes quantitats de gas que s’escalfa abans de caure al seu interior. L’anell brillant que emet, que correspon a la recomposició de milions d’imatges, és plasma que orbita a una velocitat propera a la de la llum. El forat negre té una massa equivalent a 4 milions de Sols i és molt més petit que M87, el primer forat negre fotografiat. La imatge ha estat obtinguda pel consorci internacional Event Horizon Telescope (EHT), impulsat per l’Observatori Europeu Austral (ESO).

L'interior d'un forat negre és més sorollós del que es creia. Aquests objectes astronòmics, recurrents a la Via Làctia però invisibles per a nosaltres, tenen una força gravitatòria tan potent que poden engolir qualsevol matèria que se'ls aproximi, fins i tot la llum. I, quan "mengen", fan un soroll tenebrós, gairebé fantasmagòric.

Els detectors d’ones gravitatòries no paren d’observar nous fenòmens. Aquests aparells, que es poden considerar els telescopis d’una nova branca de l’astronomia que es va inaugurar el 2015, no detecten llum, com tots els telescopis anteriors, sinó que capten les vibracions produïdes en l’espai-temps per cataclismes còsmics com la fusió de forats negres o estrelles de neutrons. A la llista de fenòmens observats s’hi han sumat aquesta setmana dos forats negres engolint cadascun una estrella de neutrons. “Es tracta d’un fenomen que no s’havia observat mai”, diu Mario Martínez, investigador Icrea a l’Institut de Física d’Altes Energies (IFAE) que ha participat en la troballa.

El grup de recerca Gravity de la Universitat de les Illes Balears (UIB) ha participat en la detecció de dos senyals d'ones gravitacionals procedents de la fusió d'estels de neutrons i forats negres, un esdeveniment que fins ara mai no havia estat observat. Les ones gravitacionals són ones que es desplacen a la velocitat de la llum i que arriben a la Terra procedents d'un esdeveniment catastròfic produït a l'univers.

Es diu M87* i es va fer famós el 10 d’abril del 2019, quan una foto seva va donar la volta al món. És un forat negre que fa 40.000 milions de quilòmetres de diàmetre, té una massa equivalent a 6.500 milions de sols i és al centre d’una galàxia situada a 55 milions d’anys llum de la Terra. Després de presentar-lo en societat fa dos anys amb la primera imatge captada d’un d’aquests monstres còsmics, l’equip científic de l’Event Horizon Telescope (EHT) acaba de publicar una nova imatge que conté més informació i que ha permès explorar les interioritats de la bèstia.

La pandèmia actual ha aconseguit que gent que abans no en volia saber res, de ciència, estigui pendent dels articles que publiquen Nature, Science o altres revistes especialitzades. Ara tothom és conscient de com és d'important la feina que fan els científics per entendre el virus i buscar la manera de controlar-lo. I també ha quedat clar que en aquest procés hi intervé molta gent que aporta el seu gra de sorra des d'especialitats i procedències molt diverses. Hi poden col·laborar perquè tots fan servir el mateix mètode, que entre d'altres coses exigeix que es puguin reproduir, verificar o refutar el resultats obtinguts, que es fan públics i són validats per la comunitat científica. Aquesta última passa, però, alguns cops s'està obviant a causa de l'emergència del covid-19, de manera que es divulguen els resultats d'estudis que encara no estan prou comprovats. La pressa és comprensible, però cal també evitar falses expectatives.

Els objectes més monstruosos de l'Univers segueixen posant a prova la comunitat científica. La col·laboració internacional LIGO ha anunciat en dos articles que els tres detectors d'ones gravitatòries, dos als Estats Units i un a Itàlia, van rebre fa més d'un any un senyal procedent d'un fenomen que involucra forats negres i que no s'havia observat mai. La caracterització d'aquest senyal, que va durar una dècima de segon, ha portat mesos de feina als prop de dos mil científics que signen els treballs, publicats a les revistes Physical Review Letters i Astrophysical Journal Letters.