En una galaxia a cuatro mil millones de años luz de distancia, tres agujeros negros supermasivos están encerrados en un abrazo giratorio. Es el trío más apretado de agujeros negros conocido hasta la fecha e incluso sugiere que estos sistemas estrechamente empaquetados son más comunes de lo que se pensaba.
"Lo que sigue siendo extraordinario para mí es que estos agujeros negros, que están en el extremo de la Teoría de la Relatividad General de Einstein, están orbitando entre sí a 300 veces la velocidad del sonido en la Tierra", dijo el autor principal Roger Deane de la Universidad del Cabo. Ciudad en un comunicado de prensa.
“No solo eso, sino que usando las señales combinadas de radiotelescopios en cuatro continentes podemos observar este exótico sistema a un tercio del universo. Me emociona mucho ya que esto solo está rascando la superficie de una larga lista de descubrimientos que serán posibles con la matriz de kilómetros cuadrados ”.
El sistema, denominado SDSS J150243.091111557.3, se identificó por primera vez como un quásar, un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia, que está acumulando material rápidamente y brillando hace cuatro años. Pero su espectro era ligeramente extraño con su línea de emisión de oxígeno doblemente ionizada [OIII] dividida en dos picos en lugar de uno.
Una explicación favorable sugirió que había dos agujeros negros supermasivos activos ocultos en el núcleo de la galaxia.
Una galaxia activa generalmente muestra líneas de emisión estrechas de un solo pico, que provienen de una región circundante de gas ionizado, dijo Deane a Space Magazine. El hecho de que esta galaxia activa muestre líneas de emisión de doble pico, sugiere que hay dos regiones circundantes de gas ionizado y, por lo tanto, dos agujeros negros supermasivos activos.
Pero uno de los agujeros negros supermasivos estaba envuelto en polvo. Así que Deane y sus colegas cavaron un poco más. Utilizaron una técnica llamada Interferometría de línea de base muy larga (VLBI), que es un medio para unir telescopios, combinando señales separadas por hasta 10,000 km para ver detalles 50 veces más grandes que el telescopio espacial Hubble.
Las observaciones de la red europea VLBI, una serie de antenas europeas, chinas, rusas y sudamericanas, revelaron que el agujero negro supermasivo cubierto de polvo era una vez más dos en lugar de uno, haciendo del sistema tres agujeros negros supermasivos en total.
"Esto es lo que fue tan sorprendente", dijo Deane a la revista Space. “Nuestro objetivo era confirmar los dos agujeros negros sospechosos. No esperábamos que uno de estos fuera, de hecho, dos, que solo podría ser revelado por la Red Europea VLBI debido a [los] detalles muy finos que puede discernir ”.
Deane y sus colegas examinaron seis galaxias similares antes de encontrar su primer trío. El hecho de que encontraron uno tan rápidamente sugiere que son más comunes de lo que se pensaba anteriormente.
Antes de hoy, solo se conocían cuatro sistemas de triple agujero negro, con el par más cercano a 2.4 kiloparsecs de distancia, aproximadamente 2.000 veces la distancia de la Tierra a la estrella más cercana, Proxima Centauri. Pero el par más cercano en este trío está separado por solo 140 parsecs, aproximadamente 10 veces esa misma distancia.
Aunque Deane y sus colegas se basaron en la resolución fenomenal de la técnica VLBI para separar espacialmente los dos agujeros negros cercanos, también mostraron que su presencia podría inferirse de características a mayor escala. El movimiento orbital del agujero negro, por ejemplo, está impreso en sus grandes chorros, retorciéndolos en una forma helicoidal. Esto puede proporcionar telescopios más pequeños con una herramienta para encontrarlos con mucha mayor eficiencia.
"Si el resultado se mantiene, será genial", dijo a la revista espacial la experta en agujeros negros supermasivos binarios Jessie Runnoe de la Universidad Estatal de Pensilvania. Esta investigación tiene múltiples implicaciones para comprender otros fenómenos.
El primero arroja luz sobre la evolución de las galaxias. Dos o tres agujeros negros supermasivos son la pistola humeante que la galaxia ha fusionado con otra. Entonces, al observar estas galaxias en detalle, los astrónomos pueden entender cómo las galaxias han evolucionado a sus formas y tamaños actuales.
El segundo arroja luz sobre un fenómeno conocido como radiación gravitacional. La Teoría general de la relatividad de Einstein predice que cuando uno de los dos o tres agujeros negros supermasivos espirales hacia adentro, las ondas gravitacionales (ondas en el tejido del espacio-tiempo mismo) se propagan al espacio.
Los futuros radiotelescopios deberían poder medir las ondas gravitacionales de sistemas como la desintegración de sus órbitas.
"En el futuro, la matriz de kilómetros cuadrados nos permitirá encontrar y estudiar estos sistemas con un detalle exquisito, y realmente nos permitirá obtener una mejor comprensión de cómo los agujeros negros dan forma a las galaxias en la historia del Universo", dijo coautor Matt Jarvis de las universidades de Oxford y Western Cape.
La investigación fue publicada hoy en la revista Nature.
