Astrónomos detectan signos de fusiones supermasivas de agujeros negros

Una nueva investigación, publicada en la revista Monthly Notices de la Royal Astronomical Society, ha encontrado evidencia de un gran número de agujeros negros supermasivos dobles, probables precursores de eventos gigantescos de fusión de agujeros negros. Esto confirma la comprensión actual de la evolución cosmológica: las galaxias y sus agujeros negros asociados se fusionan con el tiempo, formando galaxias cada vez más grandes y agujeros negros. 

Los astrónomos de la Universidad de Hertfordshire , junto con un equipo internacional de científicos, han mirado los mapas de radio de las potentes fuentes de chorro y han encontrado señales que normalmente estarían presentes cuando se miran agujeros negros que están en órbita. 

Mapa de radio de 5 GHz de 3C 334. El chorro emana del núcleo de una galaxia (sus estrellas no son visibles en las frecuencias de radio) a unos 10 mil millones de años luz de la nuestra. La estructura peculiar de los chorros significa un cambio periódico de la dirección del chorro (precesión), un efecto que se predice para chorros de pares de agujeros negros. Crédito: M. Krause / Universidad de Hertfordshire. Haga clic para una imagen más grande

Antes de que los agujeros negros se fusionen, forman un agujero negro binario, donde los dos agujeros negros orbitan uno alrededor del otro. Los telescopios de ondas gravitacionales han podido evidenciar la fusión de agujeros negros más pequeños desde 2015, midiendo las fuertes explosiones de ondas gravitacionales que se emiten cuando se fusionan los agujeros negros binarios, pero la tecnología actual no se puede utilizar para demostrar la presencia de agujeros negros binarios supermasivos. 

Los agujeros negros supermasivos emiten poderosos chorros. Cuando los agujeros negros binarios supermasivos orbitan, el chorro que emana del núcleo de una galaxia cambia periódicamente su dirección. Los astrónomos de la Universidad de Hertfordshire estudiaron la dirección en la que se emiten estos chorros y las variaciones en estas direcciones; compararon la dirección de los chorros con el de los lóbulos de radio (que almacenan todas las partículas que alguna vez pasaron por los canales del chorro) para demostrar que este método puede utilizarse para indicar la presencia de agujeros negros binarios supermasivos. 

El Dr. Martin Krause, autor principal y profesor titular de Astronomía en la Universidad de Hertfordshire, dijo: “Hemos estudiado los chorros en diferentes condiciones durante mucho tiempo con simulaciones por ordenador. En esta primera comparación sistemática con los mapas de radio de alta resolución de las fuentes de radio más poderosas, nos sorprendió encontrar firmas que fueran compatibles con la precesión de los aviones en tres cuartos de las fuentes ". 

Chorros de doble agujero negro cambian de dirección continuamente. El efecto puede explicar las características en este mapa de radio de 5 GHz de 3C 334 y muchas fuentes de radio poderosas en el cielo. El chorro emana del núcleo de una galaxia (sus estrellas no son visibles en las radiofrecuencias) a unos 10 mil millones de años luz de la nuestra. La imagen abarca cinco millones de años luz de izquierda a derecha. La estructura peculiar de los chorros significa un cambio periódico de la dirección del chorro (precesión), un efecto que se predice para chorros de pares de agujeros negros. El diagrama de inserción ilustra esquemáticamente los procesos físicos en el par de agujeros negros. Los chorros pueden formarse en discos de gas alrededor de los agujeros negros. La dirección de los chorros está ligada al giro del agujero negro. El eje de giro se muestra como una flecha roja. Este último cambia de dirección periódicamente debido a la presencia del segundo agujero negro. Crédito: M. Krause / Universidad de Hertfordshire

El hecho de que los jets más poderosos estén asociados con agujeros negros binarios podría tener consecuencias importantes para la formación de estrellas en galaxias; Las estrellas se forman a partir del gas frío, los chorros calientan este gas y, por lo tanto, suprimen la formación de estrellas. Un chorro que siempre va en la misma dirección solo calienta una cantidad limitada de gas en sus proximidades. Sin embargo, los chorros de los agujeros negros binarios cambian de dirección continuamente. Por lo tanto, pueden calentar mucho más gas, suprimiendo la formación de estrellas de manera mucho más eficiente, y contribuyendo así a mantener el número de estrellas en galaxias dentro de los límites observados. 

Fuente: RAS,