por ESA/Centro de Información Hubble
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 mediante 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 suelen ser 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 incluso más cerca 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.
El descubrimiento fue fortuito. Las imágenes de alta resolución del Hubble revelaron tres picos de difracción óptica anidados en el interior de la galaxia anfitriona, lo que indica una gran concentración de gas oxígeno brillante en un área muy pequeña.
“No esperábamos ver algo así”, dijo Anna Trindade Falcão del Centro de Astrofísica de Harvard y Smithsonian en Cambridge, Massachusetts, y autora principal del artículo publicado en The Astrophysical Journal .
“Esta vista no es algo común en el universo cercano y nos dice que hay algo más 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 luego examinó la misma galaxia en luz de rayos X utilizando el observatorio Chandra para comprender qué está sucediendo.
“Cuando observamos MCG-03-34-64 en la banda de rayos X, vimos dos fuentes de emisión de alta energía, potentes y separadas, que coincidían con los puntos de luz ópticos brillantes observados con el Hubble. Unimos estas piezas y concluimos que probablemente estábamos viendo dos agujeros negros supermasivos muy próximos entre sí”, dijo Falcão.
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 potentes ondas de radio.
“Cuando se ve luz brillante en longitudes de onda ópticas, de rayos X y de radio, se pueden descartar muchas cosas y se llega a la conclusión de que solo se pueden explicar como agujeros negros 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, quizás dentro de 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) lidera esta misión, en asociación con la NASA y otras instituciones participantes, con un lanzamiento previsto para mediados de la década de 2030.
Más información: Anna Trindade Falcão et al, Resolución de un candidato a núcleo galáctico activo dual con una separación de aproximadamente 100 pc en MCG-03-34-64, The Astrophysical Journal (2024). DOI: 10.3847/1538-4357/ad6b91
Información de la revista: Astrophysical Journal
Proporcionado por el Centro de Información del Hubble de la ESA
