Descubren los dos agujeros negros más cercanos entre sí observados nunca, junto a una galaxia recién fusionada
Los científicos han descubierto dos agujeros negros supermasivos creciendo simultáneamente cerca del centro de una galaxia recién fusionada. Estos gigantes supermasivos son los más cercanos entre sí que los científicos han observado jamás en múltiples longitudes de onda, según publican en ‘The Astrophysical Journal Letters’.
Es más, la nueva investigación, realizada mientras estudiaban una pareja cercana de galaxias en fusión utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), revela que los agujeros negros binarios y las fusiones de galaxias que los crean pueden ser sorprendentemente frecuentes en el Universo. Estos resultados también se han presentado en en la 241ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana (AAS, por sus siglas en inglés).
A sólo 500 millones de años-luz de la Tierra, en la constelación de Cáncer, UGC4211 es un candidato ideal para estudiar las etapas finales de las fusiones de galaxias, que se producen con mayor frecuencia en el Universo lejano y, como resultado, pueden ser difíciles de observar.
Cuando los científicos utilizaron los receptores de alta sensibilidad de 1,3 mm de ALMA para observar en profundidad los núcleos galácticos activos de la fusión -áreas compactas y muy luminosas de las galaxias causadas por la acreción de materia alrededor de los agujeros negros centrales- encontraron no uno, sino dos agujeros negros devorando glotonamente los subproductos de la fusión. Sorprendentemente, estaban comiendo uno al lado del otro, a sólo 750 años-luz de distancia.
«Las simulaciones sugerían que la mayor parte de la población de agujeros negros binarios en galaxias cercanas serían inactivos, porque son más comunes, y no dos agujeros negros en crecimiento como los que hemos encontrado», afirma Michael Koss, científico investigador senior de Eureka Scientific y autor principal de la nueva investigación.
Koss añade que el uso de ALMA cambia las reglas del juego, y que el hallazgo de dos agujeros negros tan próximos en el Universo cercano podría allanar el camino para estudios adicionales de este apasionante fenómeno.
«ALMA es único en el sentido de que puede ver a través de grandes columnas de gas y polvo y alcanzar una resolución espacial muy alta para ver cosas muy cercanas –asegura–. Nuestro estudio ha identificado uno de los pares de agujeros negros más cercanos en una fusión de galaxias, y como sabemos que las fusiones de galaxias son mucho más comunes en el Universo lejano, estas binarias de agujeros negros también podrían ser mucho más comunes de lo que se pensaba».
Si las parejas binarias de agujeros negros son realmente comunes, como Koss y su equipo afirman, podrían tener implicaciones significativas para futuras detecciones de ondas gravitacionales.
Ezequiel Treister, astrónomo de la Universidad Católica de Chile y coautor de la investigación, explica que «podría haber muchas parejas de agujeros negros supermasivos en crecimiento en los centros de las galaxias que no hemos sido capaces de identificar hasta ahora. Si este es el caso, en un futuro próximo observaremos frecuentes eventos de ondas gravitacionales causados por las fusiones de estos objetos en todo el Universo», augura.
El emparejamiento de los datos de ALMA con observaciones en múltiples longitudes de onda de otros potentes telescopios como Chandra, Hubble, el Very Large Telescope de ESO y Keck añadió finos detalles a un relato ya de por sí convincente.
«Cada longitud de onda cuenta una parte diferente de la historia. Mientras que las imágenes ópticas terrestres nos mostraron toda la galaxia en fusión, el Hubble nos mostró las regiones nucleares con alta resolución. Las observaciones de rayos X revelaron que había al menos un núcleo galáctico activo en el sistema –indica Treister–. Y ALMA nos mostró la ubicación exacta de estos dos agujeros negros supermasivos en crecimiento y hambrientos. Todos estos datos juntos nos han dado una imagen más clara de cómo galaxias como la nuestra llegaron a ser como son, y en qué se convertirán en el futuro».
Hasta ahora, los científicos sólo habían estudiado las primeras etapas de las fusiones de galaxias. La nueva investigación podría tener un profundo impacto en nuestra comprensión de la inminente fusión de la Vía Láctea con la cercana galaxia de Andrómeda.
Según Koss, «la colisión entre la Vía Láctea y Andrómeda se encuentra en sus primeras etapas y se prevé que se produzca dentro de unos 4.500 millones de años. Lo que acabamos de estudiar es una fuente en la fase final de la colisión, de modo que lo que estamos viendo presagia esa fusión y también nos da una idea de la conexión entre los agujeros negros que se fusionan y crecen y acaban produciendo ondas gravitacionales».
«Este fascinante descubrimiento muestra el poder de ALMA y cómo la astronomía en múltiples longitudes de onda puede generar importantes resultados que amplían nuestra comprensión del universo, incluyendo los agujeros negros, los núcleos galácticos activos, la evolución de las galaxias y más», destaca Joe Pesce, director del programa de la NSF para el Observatorio Radioastronómico Nacional.
«Con la llegada de los detectores de ondas gravitacionales, tenemos la oportunidad de ampliar aún más nuestra capacidad de observación combinando todas estas capacidades. No creo que haya realmente un límite a lo que podemos aprender», comenta.