Un nuevo análisis de datos de ondas gravitacionales recolectados por la Colaboración LIGO-Virgo-KAGRA ha revelado que los agujeros negros binarios en proceso de fusión no constituyen una población única y homogénea. En cambio, parecen dividirse en tres grupos distintos, cada uno con masas, propiedades de espín y vías de formación características. Los resultados fueron enviados al servidor de preimpresión arXiv el 18 de marzo de 2026.
El equipo de investigación utilizó el cuarto catálogo de ondas gravitacionales, conocido como GWTC-4, que incluye más de 150 eventos de fusión de agujeros negros confirmados. Mediante la simulación de propiedades observables clave —masas, comportamiento del espín y tasas de fusión— los investigadores ajustaron los datos a una mezcla de tres componentes estadísticamente distintos, lo que sugiere que ningún canal de formación individual puede explicar por completo la población total de agujeros negros en fusión.
La primera y más numerosa subpoblación representa aproximadamente el 79 por ciento de todas las fusiones detectadas. Estos sistemas se agrupan en torno a una masa primaria de aproximadamente 10 masas solares, muestran muy poca desalineación del espín respecto al eje orbital y exhiben rotación lenta. Los autores interpretan estas propiedades como huellas de la evolución binaria aislada, un proceso en el que dos estrellas nacidas juntas evolucionan como un par gravitacionalmente ligado, intercambian masa y eventualmente colapsan en agujeros negros sin perturbaciones externas significativas.
La segunda subpoblación representa alrededor del 14.5 por ciento de la muestra total y es responsable de una característica observacional bien conocida: una acumulación pronunciada de masas de agujeros negros cerca de las 35 masas solares. A diferencia del primer grupo, estos binarios muestran fracciones aproximadamente iguales de espines alineados y desalineados, lo que sugiere una historia de formación más caótica. Los investigadores proponen que estos sistemas probablemente se originaron en entornos estelares densos como los cúmulos globulares, donde las interacciones gravitacionales entre múltiples objetos son frecuentes, o fueron ensamblados mediante la influencia de un tercer cuerpo distante.
La tercera y más escasa subpoblación constituye apenas el 2.5 por ciento de las detecciones. Estos sistemas se sitúan en el extremo superior de la distribución de masas observada, presentan razones de masa desiguales y muestran un comportamiento de espín precesional complejo. Los autores atribuyen estas propiedades a las fusiones jerárquicas, eventos en los que al menos uno de los agujeros negros es en sí mismo el producto de una fusión anterior, y no un remanente estelar colapsado directamente. Esta vía ha sido teorizada durante tiempo, y el nuevo análisis estadístico aporta uno de los respaldos observacionales más claros hasta ahora para su existencia.
Los autores reconocen que, si bien el modelo de tres componentes reproduce los datos observados de manera robusta, las conexiones causales directas entre cada subpoblación y un canal astrofísico específico siguen siendo probabilísticas y no definitivas. Las futuras campañas de observación de la red LIGO-Virgo-KAGRA ampliarán significativamente el catálogo, permitiendo restricciones más precisas sobre las contribuciones relativas de cada mecanismo de formación.
Fuente: Ananya Ray et al. «On the Astrophysical Origin of Binary Black Hole Subpopulations: A Tale of Three Channels.» arXiv (2026). DOI: 10.48550/arXiv.2503.17987
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