El 23 de noviembre de 2023, los dos detectores estadounidenses de LIGO captaron una señal que apenas duró una décima de segundo. Cuando los científicos reconstruyeron lo que había ocurrido, apareció algo extraordinario: dos agujeros negros de aproximadamente 137 y 103 veces la masa del Sol habían chocado para formar otro de unas 225 masas solares.
GW231123 se convirtió así en el sistema binario de agujeros negros más masivo detectado mediante ondas gravitacionales. Pero había un inconveniente. Los dos objetos parecían situarse dentro o cerca del llamado hueco de masa producido por la inestabilidad de pares, una región en la que los modelos de evolución estelar esperan que sea difícil formar agujeros negros directamente mediante el colapso de una estrella. Además, ambos parecían girar extraordinariamente rápido.
La explicación podía ser que ya fueran producto de fusiones anteriores. Ahora un equipo del Instituto Max Planck de Física Gravitacional propone otra posibilidad bastante más extraña: quizá nunca fueron tan enormes. Puede que hubiese algo entre aquellos agujeros negros y nosotros que convirtió su señal en una ilusión cósmica.
La gravedad puede engañarnos incluso cuando no estamos mirando luz
La lente gravitacional suele explicarse mediante imágenes de galaxias deformadas. Una galaxia o cúmulo muy masivo curva el espacio-tiempo y actúa como una lupa, desviando y amplificando la luz procedente de objetos situados detrás. Pero las ondas gravitacionales también viajan por ese espacio-tiempo.
Srashti Goyal, Héctor Villarrubia-Rojo y Miguel Zumalacárregui han modelizado GW231123 suponiendo que, durante su viaje, la señal atravesó primero el campo gravitatorio de una galaxia y además pasó cerca de un objeto mucho más pequeño situado en ella. El primero produciría una gran amplificación; el segundo, una difracción capaz de modificar la forma de la onda. El estudio acaba de publicarse en The Astrophysical Journal Letters.
Ahí aparece el truco. La distancia de una fuente de ondas gravitacionales se deduce en parte a partir de la intensidad de su señal. Si una lente magnifica artificialmente esa señal, los astrónomos pueden interpretarla como si procediera de un objeto más cercano. Y al estimar mal su distancia y corrimiento al rojo, también pueden terminar atribuyéndole una masa intrínseca demasiado elevada.
Es el equivalente cósmico de intentar calcular el tamaño real de algo sin saber que estamos observándolo a través de una lupa.
Los gigantes podrían perder decenas de masas solares de golpe
Cuando los investigadores incorporaron la lente gravitacional a sus modelos, las propiedades de GW231123 cambiaron considerablemente.
La masa total del sistema original cayó desde los 190-265 soles calculados por LIGO hasta aproximadamente 100-180 masas solares. También desaparecía parte de la necesidad de explicar velocidades de rotación extraordinariamente altas y se reducían discrepancias que aparecían al analizar la señal con diferentes modelos matemáticos.
El equipo estima que el pequeño objeto responsable de difractar las ondas podría tener entre 190 y 850 masas solares, mientras que la fuente real estaría bastante más lejos de lo supuesto inicialmente, con un corrimiento al rojo aproximado de entre 0,7 y 2. Incluso hay una predicción que podría ayudar a resolver el misterio: si una galaxia actuó como lente fuerte, existe alrededor de un 55% de probabilidad de que genere otra imagen detectable de la misma señal, llegada por un recorrido diferente a través del espacio-tiempo.
Pero todavía no podemos decir que LIGO fuese engañado
Aquí está la letra pequeña importante: la hipótesis de la lente no está confirmada.
Otro equipo reanalizó GW231123 con más de 200.000 simulaciones y concluyó en julio que la evidencia estadística disponible todavía no permite proclamarla como la primera detección segura de una onda gravitacional afectada por lente. Encontraron que señales cortas no sometidas a lente pueden producir características parecidas y que los resultados dependen bastante del modelo utilizado para reconstruir la onda.
Los propios autores del nuevo trabajo son prudentes: hablan de un caso sugerente, no de una demostración definitiva. El Instituto Max Planck señala igualmente que serán necesarios más datos y mejores detectores para decidir si realmente estamos viendo una señal deformada por una lente.
Y ahí está quizá lo más interesante. Si la explicación resulta correcta, GW231123 dejaría de ser únicamente el choque de dos agujeros negros anormalmente gigantescos. Se convertiría en la demostración de que el Universo puede utilizar su propia gravedad como una lente capaz de alterar las ondas gravitacionales antes de que lleguen hasta nosotros. Y eso significaría que algunos de los monstruos que creemos estar viendo ahí fuera quizá no sean exactamente como parecen.
