Un agujero negro supermasivo a 9 mil millones de años luz de distancia, parece tener un agujero negro compañero orbitando a su alrededor. A medida que la órbita se reduce, el par se acerca a la fusión.
Los agujeros negros supermasivos que cuentan con millones, a miles de millones de veces la masa de nuestro Sol, se encuentran en el corazón de la mayoría de las galaxias, y los astrónomos están ansiosos por saber cómo llegaron a conformarse. Si bien creen que la mayoría resultó de al menos una fusión entre dos agujeros negros supermasivos más pequeños, los científicos carecían de observaciones que apoyaran la idea, ya que solo se había encontrado un par de agujeros negros supermasivos en vías de fusión.
Un nuevo estudio ha arrojado luz a esta hipótesis: los investigadores que observan un agujero negro supermasivo informaron de indicios de que éste tiene un compañero en órbita cercana. El enorme dúo, llamado binario, se da vueltas aproximadamente cada dos años.
Si el equipo está en lo correcto, el diámetro de la órbita del sistema binario es de 10 a 100 veces más pequeño que el del único otro sistema binario supermasivo conocido, y se sospecha que el par se fusionará aproximadamente en 10.000 años. Aunque pueda parecer mucho tiempo, supondrá que dentro de aproximadamente 100 millones de años, los agujeros negros de este tamaño comenzarán a orbitar entre sí para finalmente unirse. Así que este par está a más del 99% del camino hacia la colisión.
Joseph Lazio y Michele Vallisneri, del Jet Propulsion Laboratory de la NASA, en el sur de California, brindaron información sobre cómo se comportan los agujeros negros supermasivos en un sistema binario y cómo interpretar los datos que se obtienen en radiofrecuencia.
La prueba de que este agujero negro supermasivo puede tener un compañero proviene de las observaciones de los radiotelescopios ubicados en la Tierra. Los agujeros negros no emiten luz, pero su gravedad puede acumular discos de gas caliente a su alrededor y expulsar parte de ese material al espacio. Estos chorros de material pueden alcanzar distancias de millones de años luz. Si uno de esos chorros apunta hacia la Tierra, parece mucho más brillante que uno que no se alinee con nuestro planeta. Los astrónomos llaman blazares a los agujeros negros supermasivos con chorros orientados hacia la Tierra, y un blazar llamado PKS 2131-021 es el núcleo de este artículo reciente.
PKS 2131-021 está ubicado a unos 9 mil millones de años luz de la Tierra, es uno de los 1800 blazares que un grupo de investigadores de Caltech, en Pasadena, ha estado monitoreando con el Owens Valley Radio Observatory, en el norte de California, durante 13 años en un estudio general de comportamiento de blazares. Pero este blazar en particular exhibe un comportamiento extraño: su brillo muestra altibajos regulares tan predecibles como el tictac de un reloj.
Los investigadores creen que esta variación regular es el resultado de un segundo agujero negro que tira del primero mientras se orbitan entre sí cada dos años. Se estima que cada uno de los dos agujeros negros en PKS 2131-021, tiene unos cientos de millones de veces, la masa de nuestro Sol. Para confirmar el hallazgo, los científicos intentarán detectar ondas gravitacionales (ondas en el espacio) provenientes del sistema. La primera detección de ondas gravitacionales de agujeros negros binarios se anunció en 2016.
Para confirmar que las oscilaciones no fueron aleatorias o debidas a un efecto temporal alrededor del agujero negro, el equipo tuvo que observar más de una década (de 2008 a 2019) los datos del Observatorio Owens Valley. Después de enterarse de que otros dos radiotelescopios también habían estudiado este sistema, el Radio Observatorio de la Universidad de Michigan (1980 a 2012) y el Observatorio Haystack (1975 a 1983), investigaron los datos adicionales y descubrieron que coincidía con las predicciones de cómo el brillo del blazar fluctuaba con el tiempo.
“Este trabajo es un testimonio de la importancia de la perseverancia”, dijo Lazio. “Se necesitaron 45 años de observaciones de radio para producir este resultado. Pequeños equipos, en diferentes observatorios en todo el país, tomaron datos semana tras semana, mes tras mes, para hacer esto posible”.
Edición: R. Castro.