La NASA ha detectado por primera vez una señal de dos monstruosos agujeros negros quemando gas

Los científicos que utilizan observaciones del Observatorio Swift de la NASA han descubierto, por primera vez, la señal de un par de monstruosos agujeros negros que perturban una nube de gas en el centro de una galaxia.

agujero negro; imagen ilustrativa — Agujero negro con un borde blanco en algún lugar del espacio. Los elementos de esta imagen fueron proporcionados por la NASA.

El par de agujeros negros se encuentran en el centro de una galaxia llamada 2MASX J21240027+3409114, ubicada a mil millones de años luz de distancia, en la constelación norteña de Cygnus. Ambos están separados por unos 26 mil millones de kilómetros, lo suficientemente cerca como para que la luz solo tarde un día en viajar entre ellos. Juntos contienen 40 millones de veces la masa del Sol.

“Este es un evento muy extraño, llamado AT 2021hdr, que se repite cada pocos meses. Creemos que una nube de gas rodeaba los agujeros negros. Mientras orbitan entre sí, los agujeros negros interactúan con la nube, perturbando y consumiendo su gas. Esto produce un patrón oscilante en la luz del sistema”.

Lorena Hernández-García, astrofísica del Instituto Milenio de Astrofísica, el Centro Milenio de Investigación y Tecnología Transversal para la Exploración de Agujeros Negros Supermasivos de la Universidad de Valparaíso, en Chile.

Los científicos estiman que los agujeros negros completan una órbita cada 130 días y que colisionarán y se fusionarán en aproximadamente 70.000 años. AT 2021hdr fue detectado por primera vez en marzo de 2021 por la ZTF (Zwicky Transient Facility) dirigida por Caltech en el Observatorio Palomar en California. ALeRCE (Aprendizaje automático para la clasificación rápida de eventos) lo marcó como una fuente potencialmente interesante.

fusión de agujeros negros (IA) — Una espectacular fusión de dos agujeros negros que crea ondulaciones en el espacio-tiempo en una galaxia lejana. (Imagen creada por IA)

Las explosiones son recurrentes

Este equipo multidisciplinario combina herramientas de inteligencia artificial con experiencia humana para comunicar eventos en el cielo nocturno a la comunidad astronómica, utilizando montañas de datos recopilados por programas de investigación como ZTF.

“Aunque inicialmente se pensó que esta llama era una supernova, las explosiones de 2022 nos hicieron pensar en otras explicaciones. Cada evento posterior nos ha ayudado a perfeccionar nuestro modelo de lo que está sucediendo en el sistema”.

Coautora Alejandra Muñoz-Arancibia, miembro del equipo ALeRCE y astrofísica del Instituto Milenio de Astrofísica y del Centro de Modelamiento Matemático de la Universidad de Chile.

Desde la primera llamarada, la ZTF ha detectado explosiones de AT 2021hdr cada 60 a 90 días. Hernández-García y su equipo han estado observando la fuente con Swift desde noviembre de 2022. Swift les ayudó a determinar que este sistema binario produce oscilaciones en la luz ultravioleta y de rayos X en las mismas escalas de tiempo que las ve ZTF en el rango visible.

Eliminación tipo 'Ricitos de Oro' de diferentes modelos para explicar lo que se veía en los datos

Inicialmente, pensaron que la señal podría ser un subproducto de la actividad normal en el centro galáctico. Luego consideraron que la causa podría ser un evento de perturbación de mareas (la destrucción de una estrella que se acercó demasiado a uno de los agujeros negros).

Imagen de la banda Pan-STARRS del anfitrión y el entorno del AT 2021hdr (cruz negra). El círculo cian indica el error de posición de la fuente Swift/XRT (90%). Los contornos VLASS a 2σ, 3σ y 4σ están superpuestos en amarillo. Fuente: Hernández-García et al: AT 2021hdr.

Finalmente, se decidieron por otra posibilidad, la ruptura por marea de una nube de gas, más grande que la propia binaria. Cuando la nube encontró los agujeros negros, la gravedad la desgarró, formando filamentos alrededor del par, y la fricción comenzó a calentarla. El gas se volvió particularmente denso y caliente cerca de los agujeros negros.

A medida que el binario orbita, la compleja interacción de fuerzas expulsa parte del gas del sistema con cada rotación. Estas interacciones producen la luz fluctuante que observan Swift y ZTF .

Hernández-García y su equipo planean continuar con las observaciones de AT 2021hdr para comprender mejor el sistema y mejorar sus modelos. También están interesados en estudiar su galaxia natal, que actualmente se está fusionando con otra cercana, un evento del que informaron por primera vez en su artículo.

Referencia de la noticia:
Hernández-García L., Muñoz-Arancibia A. M., Lira P., et al. AT 2021hdr: A candidate tidal disruption of a gas cloud by a binary super massive black hole system. Astronomy & Astrophysics (2024).