Investigadores de la NASA encuentran dos agujeros negros que se dirigen a fusionarse en nuestro vecindario cósmico

Un nuevo estudio ha revelado una pareja asombrosa: dos agujeros negros supermasivos, separados por apenas 100 parsecs (o 326 años luz). En el gran esquema del espacio, esto está bastante cerca. El descubrimiento se realizó en la galaxia MCG-03-34-64, a 800 millones de años luz de distancia. Y el hallazgo es sorprendente dada la cercanía entre los dos agujeros negros. La mayoría de los agujeros negros binarios están mucho más separados o son difíciles de detectar porque a menudo quedan oscurecidos por el polvo y el gas en las últimas etapas de fusiones.

«No esperábamos ver algo como esto», afirmó Anna Trindade Falcão, del Centro de Astrofísica de Harvard y Smithsonian en Cambridge, Massachusetts, y autora principal del artículo publicado en La revista astrofísica.

Este hallazgo se encuentra entre los núcleos galácticos binarios activos (AGN) más cercanos observados hasta la fecha. Utilizando una impresionante variedad de herramientas, incluido el Telescopio Espacial Hubble (HST), el Observatorio de rayos X Chandra y el Very Large Array (VLA), los investigadores no solo han confirmado la presencia de ‘ estos dos agujeros negros sino que también podrían estudiar los suyos propios. interacciones y dinámicas con un detalle sin precedentes.

¿Qué está pasando en esta galaxia?

MCG-03-34-64 es una luminosa galaxia infrarroja rica en gas, ubicada a unos 78 millones de años luz de distancia, identificada como una de las fuentes de rayos X más intensas del universo local. Este «universo local» es el grupo de galaxias en «nuestro» rincón del universo, por así decirlo. Esta galaxia ya era interesante para los investigadores debido al misterioso y altamente absorbido espectro de rayos X, que indica gruesas capas de material alrededor de su agujero negro central. Sin embargo, fue durante las observaciones de rutina con el Hubble cuando salió a la luz la posibilidad de que no hubiera uno, sino dos núcleos activos.

«Esta visión no es algo común en el universo cercano y nos dice que algo más está sucediendo dentro de la galaxia», dijo Falcão.

La mayoría de las galaxias grandes albergan agujeros negros supermasivos en sus centros, que son cruciales para su evolución. Estos agujeros negros, de millones a miles de millones de veces más masivos que el Sol, crecen aspirando gas y polvo. Por tanto, su crecimiento está ligado al desarrollo de la galaxia, e influye en la formación de estrellas. Mientras tanto, emiten energía poderosa en forma de núcleos galácticos activos (AGN).

En el caso de MCG-03-34-64, el descubrimiento de dos agujeros negros supermasivos sugiere una fusión galáctica. Probablemente cada galaxia trajo su propio agujero negro. A medida que las galaxias se fusionan, sus agujeros negros eventualmente se fusionan, lo que impacta el futuro de la galaxia. Este sistema dual pone de relieve cómo las fusiones de agujeros negros desempeñan un papel clave en el crecimiento y evolución de las galaxias.

Las ondas gravitacionales ocurren

Comprender la dinámica de los sistemas binarios AGN también es esencial para la astronomía de ondas gravitacionales. La eventual fusión de estos agujeros negros enviará ondas a través del espacio-tiempo, que pueden ser detectadas por instrumentos avanzados como los conjuntos de sincronización de púlsares. Estas señales podrían abrir nuevos conocimientos sobre la física de los agujeros negros y la estructura del universo mismo.

Este tipo de estructura binaria AGN era mucho más común en el universo temprano, cuando las fusiones de galaxias eran más frecuentes, o eso creemos. Este descubrimiento proporciona un ejemplo de primer plano único para estudiar. Anteriormente, identificamos AGN dobles con separaciones de unos pocos kiloparsecs. Pero los sistemas con separaciones por debajo de un kiloparsec seguían siendo difíciles de alcanzar. Según el estudio, el descubrimiento de un sistema candidato con sólo 100 parsecs de separación es especialmente significativo porque establece un nuevo punto de referencia para este tipo de observaciones.

Ambos agujeros negros supermasivos ya no se encuentran en el núcleo de sus respectivas galaxias anfitrionas. Su proximidad los atrae el uno hacia el otro y, en última instancia, conduce a la unión. Bueno, tal vez dentro de unos 100 millones de años. Si esto sucede, sacudirá la estructura misma del espacio y emitirá ondas gravitacionales.

El Observatorio de Ondas Gravitacionales con Interferómetro Láser (LIGO) de la Fundación Nacional de Ciencias ha detectado ondas gravitacionales de agujeros negros más pequeños en el pasado. Pero las longitudes de onda más largas resultantes de la fusión de agujeros negros supermasivos están más allá de las capacidades de LIGO.

Afortunadamente, los investigadores ya están trabajando en el detector de ondas gravitacionales de próxima generación, llamado LISA (Antena espacial de interferómetro láser). La misión constará de tres detectores en el espacio, separados por millones de kilómetros, para capturar estas ondas gravitacionales de longitud de onda más larga procedentes del espacio profundo. La ESA (Agencia Espacial Europea) liderará la misión, en asociación con la NASA y otras instituciones participantes, con un lanzamiento previsto para mediados de la década de 2030.

Referencia de la revista: Anna Trindade Falcão et al, Resolviendo un núcleo galáctico activo dual candidato con una separación de ~ 100 pc en MCG-03-34-64, La revista astrofísica (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad6b91