supermasivo agujeros negros (titanes cósmicos con masas de 100.000 a miles de millones de veces la masa del sol) se encuentran entre los fenómenos más temibles del universo. Estos gigantes celestiales pueden consumir estrellas enteras y desatar torrentes de poderosa radiación visibles a través de vastas distancias cósmicas. Sin embargo, en un estudio reciente, los investigadores observaron algo completamente sin precedentes: un par de agujeros negros supermasivos devorando una enorme nube de gas que no se parece a ninguna comida celestial que los científicos hayan visto jamás.
Este descubrimiento, posible gracias a una curiosa señal de radiación, ofrece nuevos conocimientos sobre el comportamiento de estos gigantes cósmicos y su relación con las galaxias que habitan.
«La luz que emite el sistema muestra un patrón oscilatorio que se repite cada 60 a 90 días, y esta es la primera vez que se observa este tipo de variación en un núcleo galáctico activo». Lorena Hernández-Garcíaastrofísico del Instituto Milenio de Astrofísica y de la Universidad de Valparaíso en Chile y autor principal de un nuevo estudio sobre los voraces agujeros negros, dijo a WordsSideKick.com por correo electrónico. «Este patrón se observa en los rayos X, ultravioleta y frecuencias ópticas, lo que hace que este sistema sea único».
Examinando la misteriosa señal
La señal, denominada AT 2021hdr, fue detectada por primera vez en marzo de 2021 por Zwicky Transient Facility, un potente estudio óptico terrestre. Se originó en una galaxia conocida como 2MASX J21240027+3409114, ubicada aproximadamente a mil millones de años luz de distancia, en la constelación norteña de Cygnus.
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Al principio, los científicos sospecharon que la señal podría estar relacionada con fenómenos más familiares, como una supernova o una evento de interrupción de mareaque es cuando un agujero negro destroza una estrella. Sin embargo, la señal exhibió un patrón de oscilación de brillo muy inusual que no se observa en tales eventos. Esta intrigante anomalía llevó al equipo de investigación a investigar la señal con mayor profundidad.
«Observamos cómo varía la luz del sistema con el tiempo, durante más de cuatro años, utilizando instrumentación multilongitud de onda», explicó Hernández-García. «El estudio incluye observaciones con el satélite Swift (rayos X y ultravioleta), Zwicky Transient Facility (óptico), Very Long Baseline Array (radio) y telescopios ópticos en España, México e India».
Estas observaciones, que abarcaron una amplia gama de longitudes de onda, confirmaron la conclusión anterior de que el origen de la señal era desconocido. Por ejemplo, su emisión de rayos X era demasiado intensa para ser explicada por cualquier candidato convencional que el equipo considerara. Sin señales comparables que los guiaran, los investigadores recurrieron a modelos teóricos para resolver el misterio. Plantearon la hipótesis de que la radiación fue producida por un par de agujeros negros supermasivos que consumieron una enorme nube de gas galáctico: un escenario previamente explorado a través de simulaciones por computadora.
Basándose en la simulación de la interacción de los agujeros negros entre sí y con una nube de gas, el equipo descubrió que la señal estudiada encaja bien con las predicciones del modelo informático, si el par de agujeros negros supermasivos y la nube de gas tienen propiedades particulares.
«Después de una comparación detallada con modelos teóricos, llegamos a la conclusión de que la luz emitida por el sistema puede explicarse por un agujero negro binario supermasivo que interactúa con una nube de gas aproximadamente equivalente en masa al Sol», dijo Hernández-García. «En este escenario, los dos agujeros negros estarían separados por 0,8 miliparsecs (aproximadamente un día luz), orbitarían entre sí aproximadamente cada 130 días, tendrían una masa combinada de aproximadamente 40 millones de masas solares y se espera que se fusionen en aproximadamente 70.000 años.»
Direcciones y perspectivas futuras
Aunque la señal AT 2021hdr encaja perfectamente dentro de la hipótesis del equipo, serán necesarias observaciones adicionales de sistemas similares para solidificar sus conclusiones. Los datos futuros ayudarán a perfeccionar los modelos de cómo se comportan los agujeros negros supermasivos cuando consumen gas galáctico.
«Necesitamos confirmar el escenario que estamos proponiendo, por lo que necesitamos recopilar nuevos datos y realizar simulaciones utilizando estos datos para probar nuestra hipótesis», dijo Hernández-García.
Si se valida, el descubrimiento podría transformar la forma en que los astrónomos estudian los agujeros negros supermasivos al ofrecer un nuevo método para investigar su evolución y su papel en la configuración de las galaxias. Estos objetos masivos están estrechamente vinculados a sus galaxias anfitrionasy aprender más sobre sus hábitos alimentarios podría proporcionar nuevos conocimientos sobre el desarrollo galáctico.
«Descubrimiento agujeros negros supermasivos binarios «Es una tarea desafiante, pero desde el punto de vista teórico se espera que esté presente en muchos centros de galaxias», explicó Hernández-García. «El hecho de que no podamos resolver los dos agujeros negros con la instrumentación disponible implica que necesitamos encontrar técnicas alternativas para detectarlos a través de otros métodos. Encontrar más cosas como ésta nos permitirá estudiar cómo las galaxias se fusionan y evolucionan con el tiempo».
