En unos 10 mil años se espera que dos agujeros negros supermasivos se fundan en un solo gran objeto. La colisión será tan potente que remecerá el espacio-tiempo, provocando ondas gravitacionales a través del cosmos.
Enlazados en un baile cósmico a nueve mil millones de años luz de distancia de nuestro planeta, dos agujeros negros supermasivos parecen estar orbitándose el uno al otro, con un intervalo de dos años.
Ambos objetos poseen masas equivalentes a unos cientos de millones la de nuestro Sol y están separados entre sí por una distancia equivalente a unas cincuenta veces el trayecto entre nuestra estrella más cercana y Plutón.
El objeto descubierto se denomina PKS 2131-02 y pertenece a una subclase de cuásares —agujeros negros supermasivos que están alimentándose de material proveniente de un disco que lo rodea— denominados blazares, en los cuales el chorro de energía que emana de él apunta hacia nuestro hogar, la Tierra. Aunque ya se sabía que los cuásares podían tener dos agujeros negros supermasivos, evidencia directa de esto había sido difícil de encontrar… hasta ahora.
Un equipo internacional
El hallazgo fue realizado por científicos del Instituto de Tecnología de California (Caltech), incluyendo investigadores de la Universidad de Concepción Chile y Universidad de Chile.
Para Sandra O’Neill, estudiante de Astrofísica en Caltech y autora principal del estudio, fue una grata sorpresa descubrir el segundo candidato de un agujero negro binario supermasivo hallado en el acto de fusionarse. La evidencia proviene de observaciones que se han hecho durante 45 años.
De acuerdo a este estudio, un poderoso chorro producido en uno de los agujeros negros se mueve de un lado a otro. Lo anterior provoca cambios periódicos en el brillo del cuásar en la banda de radio observados por cinco observatorios diferentes, incluyendo el Radio Observatorio de Owens Valley (OVRO) en California.
“Los datos que permitieron hacer este descubrimiento son parte del programa de monitoreo de blazares que aún continúa y que fue desarrollado durante mi tesis de doctorado. El diseño observacional, incluyendo la calibración de los datos y la programación automática de las observaciones, fue desarrollado por mí hace más de una década. También participé en el desarrollo de los métodos de simulación que permiten estudiar la significancia estadística de estas señales,” comenta Walter Max-Moerbeck, profesor asistente en el Departamento de Astronomía de la Universidad de Chile e investigador del Centro de Astrofísica CATA, quien obtuvo su doctorado con el profesor Anthony Readhead en Caltech, quien lidera el equipo.
“Este hallazgo es reciente. Los resultados acaban de ser publicados en una revista internacional, sin embargo, las observaciones que llevaron a estos resultados son un compendio de unos 45 de datos de radioondas tomados por diferentes proyectos astronómicos de monitoreo de este tipo de objetos y luego sometidos a rigurosos análisis matemáticos y estadísticos para preparar la interpretación científica”, apunta el Dr. Rodrigo Reeves Díaz, profesor asociado del Departamento de Astronomía de la Universidad de Concepción e investigador CATA, quien también desarrolló su investigación doctoral con el profesor Readhead.
Dr. Rodrigo Reeves Díaz / Archivo
En particular, con el estudiante del Magíster en Ciencias mención Física de la Universidad de Concepción UdeC, Philipe Vergara, detalla el Dr. Reeves, estudiaron la estabilidad del periodo de esta oscilación usando técnicas de análisis matemático avanzado llamado Wavelet, ya que de este modo se puede determinar si el periodo es estable o presenta variaciones.
Hacia dónde va todo esto
La evidencia sugiere que la mayoría de las galaxias albergan agujeros negros enormes en sus centros, incluyendo nuestra Vía Láctea. Cuando dos galaxias se fusionan, sus agujeros negros se dirigen hacia el centro de la recientemente formada galaxia y eventualmente también se fusionan para formar un solo agujero negro más masivo.
Mientras estos se acercan entre sí caen en una trayectoria espiral y distorsionan de manera cada vez mayor el espacio-tiempo, lo que genera ondas gravitacionales, como fue predicho por Albert Einstein hace más de 100 años.
Pero aún hay una gran brecha. “La distancia de estos objetos astronómicos es tan grande, que aunque emiten chorros de gran energía en dirección a la Tierra, no revisten peligro alguno para nuestra humanidad; de hecho, la energía que reciben nuestros radiotelescopios desde estos objetos es más baja que la energía que emana de una ampolleta de nuestra casa. El efecto inmediato de este descubrimiento es apreciar el valor científico del monitoreo continuo de estos objetos, para poder repetir estas observaciones y así ayudarnos a revelar en más detalle los misterios de la naturaleza”, explica el académico de la Universidad de Concepción.
En el futuro, los conjuntos de sincronización de púlsares, que consisten en grupos de estrellas muertas pulsantes monitoreadas con precisión por radiotelescopios, deberían poder detectar las ondas gravitacionales de los agujeros negros supermasivos de este peso.
Hasta el momento, no se han registrado ondas gravitacionales de ninguna de estas fuentes más pesadas, pero PKS 2131-021 proporciona el objetivo más prometedor hasta el momento.
“Es muy emocionante ver que además de la ciencia que planeamos originalmente, todavía se puede seguir haciendo descubrimientos inesperados como este. Es un gran privilegio ser parte de este equipo internacional que estoy seguro continuará sorprendiéndonos,” concluye el Dr. Max-Moerbeck.
El estudio publicado en The Astrophysical Journal Letters se titula La fenomenología imprevista del Blazar PKS 2131-021: un candidato de agujero negro supermasivo binario único.