Estos tres agujeros negros supermasivos podrían unir fuerzas un día

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Foto: X-ray: NASA/CXC/George Mason Univ./R. Pfeifle et al.; Optical: SDSS & NASA/STScI

Los científicos han descubierto la mejor evidencia hasta ahora de un trío de agujeros negros supermasivos en galaxias aparentemente fusionadas, informa un nuevo artículo.

Las teorías de la evolución del universo predicen que las galaxias, y los enormes agujeros negros en sus centros, evolucionan con el tiempo al fusionarse entre sí. Pero los escenarios donde existen tres agujeros negros supermasivos en el centro de grandes galaxias son difíciles de encontrar. Comprender estos sistemas puede ayudar a dilucidar cómo las galaxias evolucionan de manera más general.

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Realmente abriría nuestra comprensión de cómo las fusiones de galaxias afectan los agujeros negros supermasivos y viceversa”, dijo a Gizmodo el autor del estudio Ryan Pfeifle, estudiante de doctorado en la Universidad George Mason.

Cuando los agujeros negros supermasivos comienzan a engullir materia y arrojar radiación, se convierten en núcleos galácticos activos. Esto puede suceder cuando dos galaxias se acercan entre sí. A pesar de su importancia, es difícil encontrar galaxias fusionadas con núcleos galácticos activos duales, con menos de 30 candidatos documentados, según el artículo en The Astrophysical Journal.

Los científicos detrás de este artículo buscaron núcleos galácticos activos duales al examinar primero los datos infrarrojos sobre las galaxias fusionadas tomadas por el telescopio espacial WISE. Luego, estudiaron más los datos de rayos X en estas fuentes del Observatorio de rayos X Chandra y el telescopio espacial de rayos X NuSTAR, así como los datos infrarrojos del Gran Telescopio Binocular y los datos ópticos del Sloan Digital Sky Survey.

Una de estas fuentes, llamada SDSS J0849 + 1114, parecía tener todas las características de un trío de núcleos galácticos activos en el centro de la fusión de galaxias. Eso incluía tres fuentes de rayos X, una en el centro de cada una de las tres galaxias, y una señal infrarroja de una pistola humeante de uno de los agujeros negros que aspiraban materia. Combinado, esto constituyó la evidencia más fuerte hasta la fecha de un trío de agujeros negros supermasivos en la fusión de galaxias, dijo Pfeifle. 

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SDSS J0849 + 1114 es emocionante por algo más que su rareza, ya que sistemas como estos podrían ayudar a explicar por qué los agujeros negros supermasivos se fusionan. Existe un antiguo problema astrofísico llamado el “Problema final de Parsec”. Cuando dos agujeros negros supermasivos se acercan entre sí, comienzan a orbitar y a acercarse, perdiendo energía por fricción con las estrellas y el gas circundantes. Pero una vez que son aproximadamente un parsec, o 3.26 años luz aparte, las simulaciones muestran que toman una órbita más estable, y les tomaría más tiempo fusionarse que la edad del universo. Pero dado que las fusiones galácticas son parte de la teoría científica de la evolución del universo, estos agujeros negros deben fusionarse de alguna manera.

La introducción de un tercer agujero negro supermasivo a un par de agujeros negros supermasivos binarios podría proporcionar el empuje necesario para permitir que la fusión suceda en un plazo más razonable.

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Presentan un caso bastante convincente de que este sistema es una fusión de agujero negro supermasivo triple”, dijo a Gizmodo Chiara Mingarelli, investigadora asociada del Centro de Astrofísica Computacional del Instituto Flatiron. “Ver este tipo de sistema en la vida real en el universo es alentador”.

Actualmente, los científicos están buscando evidencias de ondas en el espacio-tiempo creadas por binarios de agujeros negros supermasivos a través de matrices de temporización de púlsar, experimentos que miden los cambios en la velocidad a la que pulsan las densas estrellas de neutrones giratorias. Estos nuevos resultados son alentadores, ya que proporcionan una manera para que los agujeros negros supermasivos se fusionen y brindan la esperanza de que los experimentos de matriz de sincronización de púlsar, como el experimento NANOGrav que se ha estado ejecutando durante más de una década, encuentren algo. Sin embargo, Mingarelli señaló que requerir tres agujeros negros supermasivos para ver estas ondas podría retrasar los resultados de la matriz de sincronización del púlsar unos años. Esperemos que haya otros mecanismos que permitan que los agujeros negros supermasivos binarios se fusionen sin un tercer compañero, cuenta.

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Pfeifle señaló que no hay garantía de que estos agujeros negros se fusionen, ya que eso requeriría una mejor comprensión del movimiento del sistema.

Aún así, los científicos ahora tienen un conjunto de herramientas que pueden encontrar estos sistemas de agujeros negros triple supermasivos. Pfeifle dijo que el equipo continuará buscando más ejemplos para desarrollar una comprensión más general de ellos.

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