Esta es una representación artística de un par de agujeros negros activos en el corazón de dos galaxias en fusión. Ambos están rodeados por un disco de acreción de gas caliente. Parte del material es expulsado a lo largo del eje de rotación de cada agujero negro. Confinados por poderosos campos magnéticos, los chorros atraviesan el espacio a casi la velocidad de la luz como devastadores rayos de energía.
NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
Como si fueran dos luchadores de sumo enfrentándose, se ha observado el par de agujeros negros supermasivos más cercanos. Se encuentran a unos 300 años luz de distancia y se detectaron utilizando el telescopio espacial Hubble de la NASA y el observatorio de rayos X Chandra . Estos agujeros negros, enterrados en las profundidades de un par de galaxias en colisión, se alimentan de gas y polvo que cae sobre ellos, lo que hace que brillen intensamente como núcleos galácticos activos (AGN).
Este par de AGN es el más cercano detectado en el universo local utilizando observaciones de múltiples longitudes de onda (luz visible y rayos X). Si bien se han encontrado varias docenas de agujeros negros "duales" anteriormente, sus separaciones son típicamente mucho mayores que las descubiertas en la galaxia rica en gas MCG-03-34-64. Los astrónomos que utilizan radiotelescopios han observado un par de agujeros negros binarios en una proximidad aún más cercana que en MCG-03-34-64, pero sin confirmación en otras longitudes de onda.
Es probable que los sistemas binarios de AGN como este fueran más comunes en el universo primitivo, cuando las fusiones de galaxias eran más frecuentes. Este descubrimiento ofrece una mirada única y cercana a un ejemplo cercano, ubicado a unos 800 millones de años luz de distancia.
NASA, ESA, Anna Trindade Falcão (CfA); Procesamiento de imágenes: Joseph DePasquale (STScI)
El descubrimiento fue fortuito. Las imágenes de alta resolución del Hubble revelaron tres picos de difracción óptica anidados dentro de la galaxia anfitriona, lo que indica una gran concentración de gas oxígeno brillante dentro de un área muy pequeña. "No esperábamos ver algo así", dijo Anna Trindade Falcão del Centro de Astrofísica de Harvard y Smithsonian en Cambridge, Massachusetts, autora principal del artículo publicado hoy en The Astrophysical Journal . "Esta vista no es algo común en el universo cercano y nos dijo que algo más está sucediendo dentro de la galaxia".
Los picos de difracción son artefactos de imagen que se producen cuando la luz de una región muy pequeña en el espacio se curva alrededor del espejo dentro de los telescopios.
El equipo de Falcão examinó luego la misma galaxia en rayos X utilizando el observatorio Chandra para averiguar qué estaba sucediendo. "Cuando observamos MCG-03-34-64 en la banda de rayos X, vimos dos fuentes separadas y potentes de emisión de alta energía que coincidían con los puntos de luz ópticos brillantes vistos con el Hubble. Unimos estas piezas y concluimos que probablemente estábamos viendo dos agujeros negros supermasivos muy próximos entre sí", dijo Falcão.
En un hallazgo sorprendente, los astrónomos, utilizando el telescopio espacial Hubble de la NASA, han descubierto que el chorro de un agujero negro supermasivo en el núcleo de M87, una enorme galaxia a 54 millones de años luz de distancia, parece provocar la erupción de estrellas a lo largo de su trayectoria. Las estrellas, llamadas novas, no quedan atrapadas dentro del chorro, sino en una zona peligrosa cerca de él.
Centro de vuelo espacial Goddard de la NASA; Productor principal: Paul Morris
Para respaldar su interpretación, los investigadores utilizaron datos de radio de archivo del Karl G. Jansky Very Large Array, cerca de Socorro, Nuevo México. El energético dúo de agujeros negros también emite ondas de radio potentes. "Cuando se ve luz brillante en longitudes de onda ópticas, de rayos X y de radio, se pueden descartar muchas cosas, lo que deja la conclusión de que estos agujeros negros solo se pueden explicar como cercanos. Cuando se juntan todas las piezas, se obtiene la imagen del dúo de AGN", dijo Falcão.
La tercera fuente de luz brillante observada por el Hubble es de origen desconocido y se necesitan más datos para comprenderla. Podría tratarse de gas que recibe un choque de energía de un chorro de plasma de velocidad ultrarrápida disparado desde uno de los agujeros negros, como un chorro de agua que sale de una manguera de jardín y cae sobre un montón de arena.
"No seríamos capaces de ver todas estas complejidades sin la increíble resolución del Hubble", afirmó Falcão.
Los dos agujeros negros supermasivos estuvieron en el núcleo de sus respectivas galaxias anfitrionas. Una fusión entre las galaxias acercó a los agujeros negros y seguirán acercándose en espiral hasta que finalmente se fusionen, dentro de quizás 100 millones de años, sacudiendo el tejido del espacio y el tiempo en forma de ondas gravitacionales.
El Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO) de la Fundación Nacional de la Ciencia ha detectado ondas gravitacionales de docenas de fusiones entre agujeros negros de masa estelar. Pero las longitudes de onda más largas resultantes de una fusión de agujeros negros supermasivos están más allá de las capacidades de LIGO. El detector de ondas gravitacionales de próxima generación, llamado misión LISA (Laser Interferometer Space Antenna), constará de tres detectores en el espacio, separados por millones de millas, para capturar estas ondas gravitacionales de longitud de onda más larga del espacio profundo. La ESA (Agencia Espacial Europea) está liderando esta misión, en asociación con la NASA y otras instituciones participantes, con un lanzamiento previsto para mediados de la década de 2030.
