Descubren dos monstruosos agujeros negros supermasivos próximos a colisionar

Un equipo de investigadores ha descubierto un sistema binario de agujeros negros supermasivos, uno de los dos únicos sistemas de ese tipo conocidos hasta el momento. Los dos agujeros negros, que se orbitan entre sí y se están acercando para una eventual fusión, poseen 100 millones de masas solares cada uno. El chorro de materia que expulsa uno de los agujeros negros alcanza una velocidad muy cercana a la de la luz. 

Según una nota de prensa de la Universidad de Purdue, en Estados Unidos, uno de los centros académicos que participó de la investigación, el sistema descubierto está tan lejos que la luz visible que se observa hoy se emitió hace 8.800 millones de años. Cuando los agujeros negros se fusionen, ese evento liberará una cantidad masiva de energía en forma de ondas gravitacionales. El sistema conformado por el par de enormes agujeros negros se ha denominado Blazar PKS 2131-021, de acuerdo a un nuevo estudio publicado recientemente en The Astrophysical Journal Letters.

Dos gigantes que se acercan

Los científicos destacaron además que los dos agujeros negros supermasivos se encuentran 10 veces más cerca entre sí, con relación a los agujeros negros que forman parte del otro sistema binario supermasivo conocido hasta el momento. El dato es de suma importancia, ya que la estrecha separación es significativa al esperarse que estos sistemas se fusionen en algún momento. Ese evento de colisión generará emisiones energéticas hacia el espacio en todas las direcciones. Incluso, a medida que pasen las ondas gravitacionales producidas se registrarán oscilaciones en la materia de los cuerpos y estructuras cósmicas, que permitirán detectar el fenómeno.

Se sabe que la mayoría de las galaxias más grandes albergan un agujero negro supermasivo en su núcleo, como por ejemplo sucede en la Vía Láctea. Como las galaxias están sujetas a fusiones, estas integraciones pueden producir un sistema binario de agujeros negros supermasivos. Los mismos dejan “firmas” periódicas debido a su movimiento orbital, pero estas variaciones son muy difíciles de detectar y confirmar. Por eso, aunque seguramente el Universo posee muchos más, hasta hoy solamente se han identificado dos de estos sistemas binarios. 

Los investigadores sostienen que descubrir sistemas como Blazar PKS 2131-021 es muy importante para comprender los procesos por los cuales se formaron las galaxias, y específicamente cómo y por qué terminaron con agujeros negros supermasivos en sus centros. Vale recordar que un agujero negro se considera supermasivo cuando alcanza una masa del orden de millones o decenas de miles de millones de masas solares.

Cambio de frecuencia

En este caso, el hallazgo se concretó gracias al llamado efecto Doppler, que en líneas generales es el cambio de frecuencia aparente de una onda, producido por el movimiento relativo de la fuente que la emite respecto a su observador. Al estudiar las variaciones del sistema en emisiones de ondas de radio, los científicos confirmaron que uno de los agujeros negros estaba registrando un movimiento orbital específico: es el que se espera cuando gira alrededor de otro agujero negro. Lo descubrieron gracias al efecto Doppler relacionado con el chorro de materia que expulsa uno de los monstruos galácticos. 

Las variaciones del efecto Doppler e imágenes obtenidas con otras tecnologías respaldaron el escenario del sistema binario de agujeros negros supermasivos. La identificación y la ubicación del chorro de materia fue clave: los especialistas sostienen que los dos agujeros negros que forman un sistema binario deben tener algún tipo de separación y perder energía de alguna forma antes de fusionarse, como en este caso sucede con las emisiones detectadas a partir del efecto Doppler.

Referencia

The Unanticipated Phenomenology of the Blazar PKS 2131–021: A Unique Supermassive Black Hole Binary Candidate. S. O'Neill et al. The Astrophysical Journal Letters (2022). DOI:https://doi.org/10.3847/2041-8213/ac504b