Ryan Pfeifle, astrofísico de la Universidad George Mason en Fairfax, Virginia (EE.UU.), buscaba parejas de agujeros negros en el espacio cuando se encontró algo insólito. El Observatorio de rayos X Chandra y otros telescopios de la NASA capturaron a mil millones de años luz de la Tierra un sistema de tres agujeros negros gigantes dentro de una colisión titánica de tres galaxias. Los resultados aparecen publicados en la revista «The Astrophysical Journal». [Lo puedes leer en Arxiv.org].
Los astrónomos han detectado otras veces dos agujeros negros supermasivos en curso de colisión, que alcanzan millones de masas solares, pero los tripletes son extremadamente raros. El sistema, llamado SDSS J084905.51 + 111447.2 (SDSS J0849 + 1114 para abreviar), es la evidencia más sólida hasta el momento. Para descubrirlo, los investigadores combinaron datos de telescopios tanto en tierra como en el espacio. El Sloan Digital Sky Survey (SDSS), que escanea grandes franjas del cielo con luz óptica desde Nuevo México, tomó la primera imagen, que fue etiquetada como un sistema de galaxias en colisión.
Después, la misión WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) de la NASA reveló que el sistema brillaba intensamente con luz infrarroja, por lo que Chandra y al Gran Telescopio Binocular (LBT) en Arizona se pusieron en marcha.
Gas y polvo
Los datos de Chandra revelaron fuentes de rayos X, una señal reveladora de material consumido por los agujeros negros, en los centros brillantes de cada galaxia en la fusión, exactamente donde los científicos esperan que residan los agujeros negros supermasivos. Chandra y el rastreador de agujeros negros NuSTAR también encontraron evidencias de grandes cantidades de gas y polvo alrededor de uno de estos objetos, típico de un sistema de fusión. Mientras tanto, los datos de luz óptica de SDSS y LBT mostraron firmas espectrales características del material consumido por los tres agujeros negros supermasivos.
Una razón por la que es difícil encontrar un triplete de agujeros negros supermasivos es que es probable que estén envueltos en gas y polvo, bloqueando gran parte de su luz. Las imágenes infrarrojas de WISE, los espectros infrarrojos de LBT y las imágenes de rayos X de Chandra evitaron este problema, porque la luz infrarroja y la de rayos X perforan las nubes de gas mucho más fácilmente que la luz óptica.
«Mediante el uso de estos importantes observatorios, hemos dado con una nueva forma de identificar agujeros negros supermasivos triples. Cada telescopio nos da una pista diferente sobre lo que está sucediendo en estos sistemas», explica Pfeifle.
«Los agujeros negros dobles y triples son extremadamente raros», afirma la investigadora Shobita Satyapal, también de George Mason, «pero tales sistemas son en realidad una consecuencia natural de las fusiones de galaxias, que creemos que es como crecen y evolucionan las galaxias».
El parsec final
La fusión de tres agujeros negros supermasivos se comporta de manera diferente que solo un par. Cuando tres agujeros negros interactúan, un par debería fusionarse en un agujero negro más grande mucho más rápido que si los dos estuvieran solos. Esta puede ser una solución a un enigma teórico llamado el «problema del parsec final», en el que dos agujeros negros supermasivos pueden acercarse a unos pocos años luz el uno del otro, pero necesitarían un poco de fuerza extra para fusionarse debido al exceso de energía. La influencia de un tercer agujero negro, como en SDSS J0849 + 1114, podría finalmente unirlos.
Las simulaciones por computadora han demostrado que el 16% de los pares de agujeros negros supermasivos en galaxias en colisión habrán interactuado con un tercer agujero negro supermasivo antes de fusionarse. Tales fusiones producirán ondas a través del espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales.
Estas ondas tendrán frecuencias más bajas que las que pueden «escuchar» el detector estadounidense LIGO y el europeo Virgo. Sin embargo, pueden ser detectables con observaciones de radio de púlsares, así como con futuros observatorios espaciales, como el interferómetro láser LISA de la Agencia Espacial Europea (ESA), que detectará agujeros negros de hasta un millón de masas solares.
