Ciudad de México.- Dos agujeros negros supermasivos creciendo simultáneamente han sido descubiertos cerca del centro de una galaxia recién fusionada mediante el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Estos gigantes supermasivos son los más cercanos entre sí que los científicos han observado jamás en múltiples longitudes de onda. Es más, la nueva investigación revela que los agujeros negros binarios y las fusiones de galaxias que los crean pueden ser sorprendentemente frecuentes en el Universo. Los resultados de la nueva investigación se han publicado hoy en The Astrophysical Journal Letters, y se han presentado en la 241ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana (AAS) en Seattle, Washington.

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— Grant Tremblay (@astrogrant) January 10, 2023

A sólo 500 millones de años-luz de la Tierra, en la constelación de Cáncer, UGC4211 es un candidato ideal para estudiar las etapas finales de las fusiones de galaxias, que se producen con mayor frecuencia en el Universo lejano y, como resultado, pueden ser difíciles de observar. Cuando los científicos utilizaron los receptores de alta sensibilidad de 1.3 mm de ALMA para observar en profundidad los núcleos galácticos activos de la fusión -áreas compactas y muy luminosas de las galaxias causadas por la acreción de materia alrededor de los agujeros negros centrales- encontraron no uno, sino dos agujeros negros devorando glotonamente los subproductos de la fusión. Sorprendentemente, estaban comiendo uno al lado del otro, con sólo 750 años-luz de distancia entre ellos.

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Las simulaciones sugerían que la mayor parte de la población de agujeros negros binarios en galaxias cercanas serían inactivos, porque son más comunes, y no dos agujeros negros en crecimiento como los que hemos encontrado”, dijo en un comunicado Michael Koss, científico investigador senior de Eureka Scientific y autor principal de la nueva investigación.

Koss añadió que el uso de ALMA cambia las reglas del juego, y que el hallazgo de dos agujeros negros tan próximos en el Universo cercano podría allanar el camino para estudios adicionales de este apasionante fenómeno. “ALMA es único en el sentido de que puede ver a través de grandes columnas de gas y polvo y alcanzar una resolución espacial muy alta para ver cosas muy cercanas. Nuestro estudio ha identificado uno de los pares de agujeros negros más cercanos en una fusión de galaxias, y como sabemos que las fusiones de galaxias son mucho más comunes en el Universo lejano, estas binarias de agujeros negros también pueden ser mucho más comunes de lo que se pensaba.”

Si las parejas binarias de agujeros negros emparejados son realmente comunes, como Koss y su equipo postulan, podría haber implicaciones significativas para futuras detecciones de ondas gravitacionales.

Ezequiel Treister, astrónomo de la Universidad Católica de Chile y coautor de la investigación, afirma: “Podría haber muchas parejas de agujeros negros supermasivos en crecimiento en los centros de las galaxias que no hemos sido capaces de identificar hasta ahora. Si este es el caso, en un futuro próximo observaremos frecuentes eventos de ondas gravitacionales causados por las fusiones de estos objetos en todo el Universo.”

La combinación de datos de ALMA con observaciones de longitud de onda múltiple de otros telescopios poderosos como Chandra, Hubble, el Very Large Telescope de ESO y Keck agregó detalles finos a una historia que ya era convincente.

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Cada longitud de onda cuenta una parte diferente de la historia. Mientras que las imágenes ópticas terrestres nos mostraron toda la galaxia en fusión, el Hubble nos mostró las regiones nucleares en alta resolución. Las observaciones de rayos X revelaron que había al menos un núcleo galáctico activo en el sistema”, dijo Treister. “Y ALMA nos mostró la ubicación exacta de estos dos agujeros negros supermasivos hambrientos y en crecimiento. Todos estos datos juntos nos han dado una imagen más clara de cómo las galaxias como la nuestra resultaron ser como son y en qué se convertirán en el futuro”.

Hasta ahora, los científicos han estudiado principalmente solo las primeras etapas de las fusiones de galaxias. La nueva investigación podría tener un profundo impacto en nuestra comprensión de la inminente fusión de la Vía Láctea con la cercana Galaxia de Andrómeda.

Koss dijo: “La colisión de la Vía Láctea y Andrómeda se encuentra en sus primeras etapas y se prevé que ocurra en unos 4.500 millones de años. Lo que acabamos de estudiar es una fuente en la etapa final de la colisión, por lo que lo que estamos viendo presagia esa fusión y también nos da una idea de la conexión entre la fusión y el crecimiento de los agujeros negros y, finalmente, la producción de ondas gravitacionales”.

Observaciones de ALMA muestran evidencia de dos agujeros negros supermasivos creciendo juntos en el centro del par de galaxia en fuaión UGC4211, cf. https://t.co/pE1oPDpnuo pic.twitter.com/VEyTa5gSdb

— Gaston Giribet (@GastonGiribet) January 10, 2023