Indicios de fusión entre agujeros negros supermasivos

Se han encontrado fuertes indicios de una gran cantidad de parejas de agujeros negros supermasivos en el universo. La lógica nos dice que una pareja formada por dos agujeros negros de este tipo es el paso previo necesario para una fusión entre ambos. Por tanto, detectar muchas parejas de esta clase respalda una teoría de la evolución cosmológica hoy muy aceptada: que las galaxias y sus agujeros negros asociados se fusionan con el paso del tiempo, formando galaxias y agujeros negros cada vez más grandes.

Concretamente, el equipo internacional de Martin Krause, de la Universidad de Hertfordshire en el Reino Unido, ha examinado mapas de emisiones de ondas de radio en el cosmos en los cuales destacan potentes fuentes de chorros de radioondas. Su análisis ha delatado la presencia de señales que suelen ser habituales al observar agujeros negros que se estén orbitando el uno al otro a muy corta distancia.

Antes de que los agujeros negros se fusionen, forman una pareja (agujero negro binario), donde ambos orbitan uno alrededor del otro cada vez desde más cerca. Con detectores de ondas gravitatorias se han captado evidencias de la fusión entre agujeros negros más pequeños desde 2015, midiendo los fuertes fogonazos de ondas gravitatorias que se emiten cuando se fusionan los componentes de tales agujeros negros binarios, pero la tecnología actual no sirve para demostrar la presencia de agujeros negros binarios supermasivos.

Los agujeros negros supermasivos emiten potentes chorros. Cuando dos de ellos en una pareja giran el uno alrededor del otro, ello ocasiona que el chorro que emana del sector central de la galaxia en el cual residen cambie periódicamente su dirección de proyección. Los autores del nuevo estudio analizaron las direcciones hacia las que estos chorros se emiten, y las variaciones detectadas en estas direcciones; compararon la dirección de los chorros con uno de los lóbulos de ondas de radio y han constatado que este método puede utilizarse para captar la presencia de agujeros negros binarios supermasivos.

Los chorros de los agujeros negros binarios cambian continuamente de dirección. El efecto puede explicar las características visibles en este radiomapa de 3C 334 y de muchas fuentes potentes de radio en el cielo. El chorro emana del núcleo de una galaxia a unos 10.000 millones de años-luz de nosotros. La imagen abarca 5 millones de años-luz de izquierda a derecha. La estructura peculiar de los chorros implica un cambio periódico de la dirección del chorro (precesión), un efecto pronosticado para los chorros de los agujeros negros binarios. El diagrama del recuadro ilustra esquemáticamente los procesos físicos en la pareja de agujeros negros. Los chorros pueden formarse en discos de gas alrededor de agujeros negros. La dirección de los chorros está asociada al giro del agujero negro. El eje de rotación se muestra con una flecha roja. Este último cambia de dirección periódicamente debido a la presencia del segundo agujero negro. (Imágenes: M. Krause / University of Hertfordshire)

El hecho de que los chorros más potentes estén asociados con agujeros negros binarios podría tener importantes consecuencias para la formación de estrellas en las galaxias; las estrellas se forman a partir de gas frío, los chorros calientan este gas y ello evita la formación estelar. Un chorro que siempre se mueve en la misma dirección solo calienta una cantidad limitada de gas, todo en un mismo sector. Sin embargo, los chorros de los agujeros negros binarios cambian continuamente de dirección. Por tanto, pueden calentar mucho más gas, inhibiendo la formación de estrellas de manera mucho más eficiente, y contribuyendo así a mantener en la galaxia una población de estrellas que no tiende a aumentar, o que lo hace muy poco.

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