Una pareja de agujeros negros supermasivos

En varias ocasiones les he hablado de agujeros negros supermasivos. Son aquéllos que aparecen en el centro de las grandes galaxias y tienen un tamaño descomunal. Como ejemplo, la imagen directa tomada del primer agujero negro, el del centro de la galaxia M87 (EHT Collaboration, 2019). Tiene una masa de unos 6.500 millones de veces la del Sol y está alejado de nosotros una distancia de 53,49 millones de años luz. Se trata de un agujero negro individual, pero a veces no están solos y podemos encontrar alguna pareja de agujeros negros supermasivos.

Hasta hace nada, la pareja de agujeros negros supermasivos más cercana que conocíamos estaba situada a 470 millones de años luz (Komossa, 2003). Están situados en la galaxia NGC 6240, en la constelación de Ofiuco y acaban de perder ese récord. Recientemente se ha encontrado una pareja que ha pulverizado esa distancia. La nueva pareja la han encontrado en la galaxia NGC 7727. Están separados de nosotros tan solo 89 millones de años luz en dirección a la constelación de Acuario.

¿Cómo se forma una pareja de agujeros negros supermasivos?

Sabemos que los agujeros negros supermasivos están en el interior de las galaxias. Con esto, cuando dos galaxias se fusionan, si ambas tienen agujeros negros supermasivos en el interior, la galaxia resultante tendrá una pareja de agujeros negros. Además, en el caso de los encontrados en la galaxia NGC 7727, están extremadamente juntos, tan solo a 1.600 años luz de separación. «Es la primera vez que encontramos dos agujeros negros supermasivos que están tan cerca el uno del otro. Están a menos de la mitad de la separación del poseedor del récord anterior», explica Karina Voggel, astrónoma del Observatorio de Estrasburgo (Francia) y autora principal de un estudio que expone esta investigación (Voggel, 2021).

Actualmente los agujeros negros se están acercando cada vez más. «La pequeña separación y la velocidad de los dos agujeros negros indican que se fusionarán en un agujero negro monstruoso, probablemente dentro de los próximos 250 millones de años», comenta Holger Baumgardt, coautor del artículo y profesor en la Universidad de Queensland (Australia). La fusión de agujeros negros como estos podría explicar el proceso de formación de los agujeros negros más masivos del universo.

La masa de la pareja de agujeros negros

Voggel y su equipo analizaron la atracción gravitatoria en las estrellas próximas a cada uno de los dos objetos. Así fue como lograron determinar las masas de la pareja de agujeros negros. El más grande de ellos, situado justo en el núcleo, tiene una masa de 154 millones de masas solares. El otro, cuenta con 6,3 millones de veces la masa del Sol. Este cálculo es pionero ya que es la primera vez que se mide la masa de una pareja de agujeros negros supermasivos. Esto ha sido posible gracias a la proximidad a la que se encuentra.

Para lograrlo, Voggel y su equipo utilizaron el instrumento MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer) del VLT (Very Large Telescope) de ESO en Chile. Voggel conoce muy bien el instrumento ya que fue con el que comenzó a trabajar cuando tan solo era estudiante en el Observatorio Europeo Austral. Luego, tras analizar los datos recogidos con MUSE y usando datos adicionales del telescopio espacial Hubble (NASA/ESA) pudieron afinar el tamaño de esta pareja de agujeros negros supermasivos.

Un 30% más de agujeros negros supermasivos

El hallazgo no produjo demasiada sorpresa en la comunidad científica, aunque eso no le quitó méritos al descubrimiento. Realmente se sospechaba que la galaxia NGC 7727 tuviese dos agujeros negros. Lo que ocurre es que no habían podido confirmar su presencia hasta que Voggel y su equipo llevaron a cabo su investigación. «Nuestro hallazgo implica que podría haber muchas más de estas reliquias fruto de fusiones de galaxias por ahí y pueden contener muchos agujeros negros masivos ocultos que aún esperan ser encontrados», añade Voggel. Con esto se estima que gracias a esta investigación el número de agujeros negros supermasivos en el universo estimados, aumentaría en un 30%. Sin duda, la investigación ha abierto una puerta a la identificación de estos objetos.

Artículos científicos relacionados

EHT Collaboration (2019). First M87 Event Horizon Telescope Results. I. The Shadow of the Supermassive Black Hole. The Astrophysical Journal Letters, 875 : L1. DOI: 10.3847/2041-8213/ab0ec7 (Ver) (PDF).

Komossa, S.; Burwitz, V.; Hasinger, G. et al. Discovery of a Binary Active Galactic Nucleus in the Ultraluminous Infrared Galaxy NGC 6240 Using Chandra. The Astrophysical Journal, 582, iss. 1, L15-L19 (2003). DOI: 10.1086/346145 (Ver) (PDF).

Voggel, K.T. et al. First direct dynamical detection of a dual super-massive black hole system at sub-kpc separation. Astronomy & Astrophysics, Forthcoming article (2021). DOI: 10.1051/0004-6361/202140827 (Ver) (PDF).

Referencias

• ESO telescope uncovers closest pair of supermassive black holes yet. eso2117 – Science Release (Ver).
• Un telescopio de ESO descubre la pareja de agujeros negros supermasivos más cercana hallada hasta el momento. eso2117es – Comunicado científico (Ver).