Este estudio de Alejandro Vigna-Gómez explora el impacto de los empujes natales en la formación y evolución de sistemas binarios de agujeros negros. Los empujes natales son las velocidades iniciales impartidas a los objetos compactos después de una explosión de supernova y pueden alterar significativamente la órbita de un sistema binario.
La investigación se centra en el escenario de colapso directo, donde un agujero negro se forma sin explosión de supernova, resultando en pérdida de masa negligible y sin ejejetas bariónicas. El estudio investiga cómo los empujes natales influyen en el tiempo de fusión impulsado por ondas gravitacionales de los sistemas binarios de agujeros negros e identifica tres régimes principales:
1. Los empujes natales bajos tienen un efecto insignificante en el tiempo de fusión.
2. Los empujes natales moderados pueden reducir el tiempo de fusión en más de un orden de magnitud si el sistema binario se mantiene unido.
3. Los empujes natales grandes pueden desunir el sistema binario o llevar a órbitas retrógradas y un tiempo de fusión más corto para sistemas binarios unidos.
El estudio también examina las características del sistema binario pre-supernova y encuentra que para una estrella de masa de 10 M⊙ con una relación de masa q = 0.1 (o q = 1), la velocidad orbital límite es vlim ≈ 41 km/s (o vlim ≈ 213 km/s). Esto implica que para desintegrar el sistema binario, los empujes natales deben superar aproximadamente 100 km/s (o 515 km/s).
El estudio sugiere que los empujes natales grandes (≳ 100 km/s) son difíciles de conciliar tanto con los empujes natales de neutrinos como con el escenario de colapso completo. Esto sugiere que las órbitas retrógradas y los tiempos de fusión acortados podrían surgir solo en escenarios de formación de agujeros negros volátiles o si está en juego el desplazamiento del eje de rotación.
El estudio concluye que las observaciones electromagnéticas de los agujeros negros en sistemas binarios de estrellas masivas dentro del Grupo Local ofrecen una manera más efectiva de explorar la física detrás del colapso completo. Otra población prometedora para desentrañar el escenario de colapso completo es la de sistemas binarios amplios y masivos, que pueden requerir bases de observación más largas para comprender completamente los roles de los empujes natales de neutrinos y el colapso estelar en la formación de agujeros negros.
La investigación subraya la importancia de entender los empujes natales en la formación de sistemas binarios de agujeros negros y las posibles implicaciones para la alineación espin-orbitales y las observaciones de ondas gravitacionales.