🔭 Un mapa de agujeros negros supermasivos cercanos a la fusión
Los cuásares son núcleos galácticos extremadamente luminosos, alimentados por agujeros negros supermasivos en plena actividad. Cuando dos de estos gigantes se acercan para fusionarse, emiten ondas gravitacionales, creando una señal característica que los científicos están aprendiendo a descifrar.
Los agujeros negros supermasivos en el centro de galaxias en fusión se acercan progresivamente hasta su colisión, liberando una energía colosal.
Crédito: NASA's Goddard Space Flight Center/Scott Noble ; datos de la simulación, d'Ascoli et al. 2018
Al escrutar ciento catorce núcleos galácticos activos, los científicos han identificado dos sistemas binarios particularmente prometedores. Bautizados como Gondor y Rohan, en referencia a El Señor de los Anillos, estos agujeros negros supermasivos ofrecen un ejemplo concreto de la técnica.
La presencia de estas ondas gravitacionales alrededor de un cuásar señala así la probable existencia de una pareja de agujeros negros en vías de fusión. Este descubrimiento permite contemplar la creación de un mapa cósmico que catalogue estos eventos titánicos. Los investigadores estiman que incluso un pequeño catálogo de fusiones podría mejorar enormemente nuestra comprensión de estos fenómenos.
Los trabajos, llevados a cabo por el proyecto NANOGrav, abren el camino a una detección sistemática de los binarios de agujeros negros supermasivos. Este avance ayuda también a comprender mejor la física de las galaxias en fusión y la naturaleza fundamental de las ondas gravitacionales. El equipo ha publicado sus resultados en The Astrophysical Journal Letters.
Las ondas gravitacionales
Las ondas gravitacionales son perturbaciones del espacio-tiempo, predichas por Albert Einstein hace más de un siglo. Se propagan a la velocidad de la luz y son generadas por eventos violentos, como la fusión de agujeros negros o de estrellas de neutrones. Su detección directa, realizada por primera vez en 2015, abrió una nueva ventana al Universo.
Estas ondas son extremadamente tenues: al atravesar la Tierra, modifican las distancias de manera ínfima, del orden de la milmillonésima parte de una milmillonésima de metro. Para captarlas, los científicos utilizan instrumentos muy sensibles, como los interferómetros LIGO y Virgo. Estos detectores miden las diminutas variaciones de longitud entre brazos perpendiculares, causadas por el paso de una onda gravitacional.
El fondo de ondas gravitacionales es un zumbido constante producido por la superposición de numerosas fuentes lejanas. Es particularmente útil para estudiar los agujeros negros supermasivos binarios, cuyas fusiones son demasiado lentas para ser detectadas individualmente en períodos cortos. Al analizar este fondo, los astrónomos pueden obtener información estadística sobre la población de estos objetos en el Universo.
Este enfoque complementa la observación tradicional por la luz, permitiendo explorar fenómenos invisibles de otro modo. Ya ha confirmado aspectos clave de la relatividad general y promete numerosos descubrimientos sobre la formación y evolución de las estructuras cósmicas.
Los cuásares y los agujeros negros supermasivos
Los cuásares son los núcleos extremadamente brillantes de galaxias lejanas, a menudo llamados núcleos galácticos activos. Su luminosidad prodigiosa proviene de la acreción de materia alrededor de un agujero negro supermasivo central. Cuando el gas y el polvo caen hacia el agujero negro, forman un disco caliente que irradia intensamente antes de desaparecer tras el horizonte de sucesos.
Estos agujeros negros supermasivos pesan generalmente entre millones y miles de millones de veces la masa del Sol. Residen en el centro de la mayoría de las grandes galaxias, incluyendo la nuestra, la Vía Láctea. Su actividad influye profundamente en su galaxia anfitriona, regulando la formación estelar y moldeando la estructura galáctica mediante los chorros de energía que pueden emitir.
Cuando dos galaxias entran en colisión, sus agujeros negros centrales pueden acabar formando un sistema binario. Al girar en espiral uno alrededor del otro, emiten ondas gravitacionales y, si están activos, aparecen como cuásares. Así, observar un cuásar puede indicar la presencia de un agujero negro supermasivo, y variaciones particulares pueden delatar una pareja en interacción.
El estudio de los cuásares permite, por tanto, rastrear la distribución y el comportamiento de los agujeros negros supermasivos a través del cosmos. Al asociarlos con las señales gravitacionales, los científicos obtienen una imagen más completa de estos objetos.