Hallazgo

Descubren agujeros negros dobles con una masa millones de veces mayor que el Sol

Esto podría ayudar a los astrónomos a comprender mejor cómo crecen los agujeros negros gigantes

05.10.2017 | 10:04
Ilustración de un agujero negro supermasivo.

Astrónomos han identificado una gran cosecha de nada menos que cinco agujeros negros supermasivos dobles en centros de otras tantas galaxias.

Este descubrimiento podría ayudar a los astrónomos a comprender mejor cómo crecen los agujeros negros gigantes y cómo pueden producir las señales de onda gravitacional más fuertes en el Universo.

La nueva evidencia revela cinco pares de agujeros negros supermasivos, cada uno de los cuales contiene millones de veces la masa del Sol. Estas parejas de agujeros negros se formaron cuando dos galaxias chocaron y se fusionaron unas con otras, forzando sus agujeros negros supermasivos juntos.

Los pares de agujeros negros fueron descubiertos combinando datos de una serie de observatorios diferentes, incluyendo el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, la Encuesta de Exploración de Cielo Infrarrojo de Campo Ancho (WISE) y el Telescopio Binocular Grande en Arizona.

"Los astrónomos encuentran agujeros negros supermasivos en solitario en todo el universo", dijo Shobita Satyapal, de la Universidad George Mason de Fairfax, Virginia, quien dirigió uno de los dos artículos que describen estos resultados. "Pero a pesar de que hemos predicho que crecen rápidamente cuando están interactuando, los agujeros negros supermasivos dobles han sido difíciles de encontrar".

Imagen realizada por la NASA.

Antes de este estudio se conocían menos de diez pares confirmados de agujeros negros en crecimiento a partir de estudios de rayos X, basados principalmente en detecciones fortuitas. Para llevar a cabo una búsqueda sistemática, el equipo tuvo que tamizar cuidadosamente los datos de los telescopios que detectan diferentes longitudes de onda de la luz.

A partir del proyecto Galaxy Zoo, los investigadores utilizaron datos ópticos de la Sloan Digital Sky Survey (SDSS) para identificar galaxias en las que aparecía una fusión entre dos galaxias más pequeñas. De este conjunto, seleccionaron objetos donde la separación entre los centros de las dos galaxias en los datos SDSS es menor de 30.000 años luz, y los colores infrarrojos de los datos WISE coinciden con los pronosticados para un agujero negro supermasivo de rápido crecimiento.

Se encontraron siete sistemas de fusión que contenían al menos un agujero negro supermasivo con esta técnica. Debido a que la fuerte emisión de rayos X es un sello de crecimiento de los agujeros negros supermasivos, Satyapal y sus colegas observaron estos sistemas con Chandra. Se encontraron pares de fuentes de rayos X estrechamente separados en cinco sistemas, proporcionando pruebas convincentes de que contienen dos agujeros negros supermasivos crecientes (o alimentados).

Tanto los datos de rayos X de Chandra como las observaciones infrarrojas sugieren que los agujeros negros supermasivos están enterrados en grandes cantidades de polvo y gas.

"Nuestro trabajo demuestra que combinar la selección de infrarrojos con el seguimiento de rayos X es una manera muy efectiva de encontrar estos pares de agujeros negros", dijo Sara Ellison, de la Universidad de Victoria en Canadá, quien dirigió el otro documento describiendo estos resultados. "Los rayos X y la radiación infrarroja son capaces de penetrar las oscuras nubes de gas y polvo que rodean estos pares de agujeros negros, y la visión aguda de Chandra es necesaria para separarlos".

El trabajo dirigido por Ellison utilizó datos ópticos adicionales de la encuesta de cartografía de galaxias cercanas en el observatorio Apahce Point (MaNGA) para identificar uno de los nuevos pares de agujeros negros. Un miembro de este par de agujeros negros es particularmente potente, teniendo la mayor luminosidad de rayos X en un par de agujeros negros observado por Chandra hasta la fecha.

Este trabajo tiene implicaciones para el campo floreciente de la astrofísica de la onda gravitatoria. Mientras que los científicos que usan el Observatorio de Ondas Gravitatorias del Láser Interferómetro (LIGO) y el interferómetro VIRGO han detectado las señales de fusión de agujeros negros, estos agujeros negros han sido de menor tamaño y pesan entre ocho y 36 veces la masa del Sol.

Los agujeros negros que se fusionan en los centros de las galaxias son mucho más grandes. Cuando estos agujeros negros supermasivos se acercan aún más, deben comenzar a producir ondas gravitatorias. La eventual fusión de los agujeros negros supermasivos dobles en cientos de millones de años forjaría un agujero negro aún mayor. Este proceso produciría una asombrosa cantidad de energía cuando parte de la masa se convierte en ondas gravitatorias.

"Es importante entender cómo los pares de agujeros negros supermasivos son comunes, para ayudar a predecir las señales de los observatorios de ondas gravitatorias", dijo Satyapal. "Con los experimentos ya en marcha y los futuros en línea, este es un momento emocionante para investigar la fusión de agujeros negros. Estamos en las primeras etapas de una nueva era en la exploración del Universo".

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