Hasta hace poco, uno de los pares de agujeros negros supermasivos que orbitan más cerca entre sí se encontró en NGC 7727. Ese par está a unos 89 millones de años luz de distancia de la Tierra. Esos agujeros negros están a solo 1.600 años luz de distancia entre sí.
Otro par en OJ 287, a unos 3.500 millones de años luz de la Tierra, solo están separados por unos 0,3 años luz. Ahora, los científicos han descubierto un par orbitando entre sí a una distancia de 200 AU a 2000 AU, aproximadamente 0,003 a 0,03 años luz.
Dos agujeros negros supermasivos orbitan entre sí en un sistema binario. Están 10 veces más cerca entre sí que los agujeros negros en el único otro sistema binario supermasivo de agujeros negros conocido. Crédito: Caltech/R. Herido, (IPAC)
El par se designa como PKS 2131-021 y es un blazar, un quásar cuyo chorro relativista apunta en dirección a la Tierra. Se encuentra a 8.800 millones de años luz de distancia. La pareja orbita entre sí aproximadamente cada dos años. Los agujeros negros se orbitan entre sí tan de cerca que deberían fusionarse en unos 10.000 años. Cuando esto suceda, la estructura del espacio se ondulará en forma de ondas gravitacionales y se producirán oscilaciones en la materia.
Los agujeros negros supermasivos se encuentran en el corazón de la mayoría de las galaxias, y cuando se encuentra un par, muestra que la galaxia se fusionó. Los SMBH son masivos y pueden oscilar entre cientos de miles y diez mil millones de masas solares. PKS 2131-021 contiene dos agujeros negros, cada uno de los cuales se estima en unos cientos de millones de veces la masa del sol.
Dado que los SMBH son tan masivos, se ha teorizado que se forman a partir de la colisión de al menos dos agujeros negros más pequeños durante la fusión de las galaxias. Este descubrimiento ayudará a los científicos a comprender cómo sucede esto. Uno de los agujeros negros está disparando un chorro de gas al espacio y ha sido observado con radiotelescopios como parte de un estudio realizado por investigadores de Caltech en Pasadena durante un período de 11 años, de 2008 a 2019.
Imagen del telescopio de 40 metros del Owens Valley Radio Observatory (OVRO), ubicado cerca de Bishop, California. Crédito: Anthony Readhead/Caltech
El brillo de este cuásar varía regularmente y esto se ha atribuido a que se encuentra en un sistema binario con otro agujero negro. Las oscilaciones ocurren a medida que orbitan entre sí, atenuando y luego aumentando cuando el agujero negro se mueve hacia nosotros.
Para verificar que esto no fue un evento aleatorio, los investigadores de Caltech analizaron los datos tomados en otros dos observatorios, el Radio Observatorio de la Universidad de Michigan con datos de 1980-2012 y los datos del Observatorio Haystack tomados de 1975-1983. Estos datos coincidieron con sus predicciones de cómo debería haber cambiado el brillo del cuásar.
Hubo un período de 20 años en el que desapareció el patrón, a partir de 1984. Esto puede deberse a un cambio en el material que alimenta el agujero negro. Luego comenzó de nuevo y ha estado funcionando durante otros 17 años con regularidad. Para confirmar sus datos, el equipo intentará observar las ondas gravitacionales generadas por los agujeros negros binarios.
Las observaciones de las ondas gravitacionales de este y otros pares binarios ayudarán a los científicos a resolver el problema final del parsec. Se ha teorizado que dos agujeros negros nunca se acercarán a menos de un parsec (~3,26 años luz) debido a la pérdida de intercambio de materia y energía entre los dos.
Según la teoría, disminuirán la velocidad y el tiempo se alargará hasta que nunca choquen. Parecería que el DO 287 y ahora el PKS 2131-021 van en contra. A medida que aprendamos más de cada observación que hagamos, sabremos qué buscar en otros sistemas candidatos. Estas observaciones contribuirán en gran medida a nuestra comprensión completa de este increíble Universo en el que vivimos.
Referencia: S. O’Neill, et al . ” La fenomenología imprevista del Blazar PKS 2131-021: un candidato binario único de agujero negro supermasivo “. The Astrophysical Journal Letters 926.2 (2022).
Fuente: Universe Today , de Shawn DiCenza.
