Astrónomos de la Universidad de California en Berkeley han descubierto un fenómeno único en el universo: no uno, sino dos agujeros negros masivos que devoran estrellas simultáneamente dentro de la misma galaxia. Este extraordinario descubrimiento arroja nueva luz sobre la evolución de las galaxias y la interacción de sus agujeros negros supermasivos centrales, lo que puede desempeñar un papel clave en la comprensión de las futuras ondas gravitacionales.

Un descubrimiento inusual: un agujero negro fuera del centro de la galaxia

Hasta ahora, los astrónomos habían encontrado principalmente agujeros negros masivos destruyendo estrellas dentro de los densos centros de las grandes galaxias. Sin embargo, un nuevo estudio de Berkeley presenta una excepción: un agujero negro con una masa de aproximadamente un millón de soles, ubicado fuera del centro de la galaxia, en su bulbo central, a unos 2.600 años luz del centro. Este agujero negro fue descubierto gracias a un evento extremadamente raro conocido como evento de disrupción de marea (TDE), durante el cual un agujero negro desgarra una estrella con poderosas fuerzas gravitacionales que la estiran en forma de «espagueti», creando intensas explosiones de luz.

Por lo general, los agujeros negros masivos se encuentran precisamente en el centro de las galaxias, como nuestra Vía Láctea y su objeto central Sagitario A*, que pesa alrededor de 4 millones de masas solares. Este nuevo agujero negro, sin embargo, es un «vagabundo» en la parte central de la galaxia, y por lo tanto representa el primer caso de un TDE detectado ópticamente fuera del núcleo galáctico.

Dos devoradores masivos: una posibilidad de fusión futura

La galaxia en la que se descubrió este notable agujero negro también contiene su propio agujero negro supermasivo central con una masa de unos 100 millones de masas solares, que actualmente también está consumiendo gas circundante. Tales situaciones no son desconocidas para los científicos, ya que las grandes galaxias a menudo se fusionan durante colisiones cósmicas, lo que puede llevar a la existencia simultánea de dos o más agujeros negros masivos dentro de una sola galaxia. Con el tiempo, estos agujeros negros pueden acercarse y fusionarse en un objeto aún más masivo, y tales eventos crean ondas gravitacionales que pueden ser detectadas por instrumentos especiales.

¿Cómo descubrieron esta rareza?

El nuevo agujero negro y su evento TDE, designado como AT2024tvd, fue observado utilizando la Instalación Transitoria Zwicky (ZTF), un telescopio óptico en el Observatorio Palomar en California. La confirmación provino de estudios adicionales mediante rayos X y ondas de radio, así como de observaciones con el Telescopio Espacial Hubble. Estos métodos permitieron la localización precisa de la fuente del destello de luz y confirmaron que el evento no ocurrió en el centro mismo de la galaxia, sino en sus bordes.

Tales objetos «vagabundos» y sus eventos TDE son muy raros porque los astrónomos estiman que, en promedio, un agujero negro masivo destruye una estrella aproximadamente una vez cada 30.000 años. Precisamente por esto, este descubrimiento es tan significativo: abre la posibilidad de encontrar muchos otros agujeros negros «vagabundos» similares que se formaron durante la historia de las fusiones de galaxias.

¿Qué significa para el futuro de la astronomía?

El descubrimiento de tales agujeros negros que no se encuentran en el centro de una galaxia tiene grandes implicaciones para el desarrollo de teorías sobre la evolución de las galaxias y el comportamiento de sus objetos centrales. Existen dos teorías principales sobre el origen de este agujero negro «vagabundo». La primera sugiere que es el remanente de una pequeña galaxia que se fusionó con una más grande hace mucho tiempo, y el agujero negro todavía orbita dentro de ella. La segunda teoría, más intrigante, propone que este agujero negro fue una vez parte de un sistema triple de agujeros negros en el centro de la galaxia, pero fue expulsado a esta trayectoria distante debido a interacciones gravitacionales.

Erica Hammerstein, una de las investigadoras, estudió detalladamente las imágenes del Hubble y no encontró rastros claros de una fusión de galaxias pasada, lo que fomenta aún más los debates sobre la causa real de la posición de este agujero negro.

La búsqueda de eventos TDE y su importancia

En la búsqueda de tales explosiones de luz raras, el sistema ZTF es de importancia clave. Este telescopio, aunque destinado principalmente a descubrir supernovas, ha demostrado ser extremadamente eficaz también en la detección de TDE. Hasta la fecha, ZTF ha identificado casi un centenar de tales eventos, y casi todos están ubicados en el centro de las galaxias. La excepción AT2024tvd cambia significativamente el paradigma, ya que abre la puerta a la investigación de otros casos extraordinarios.

Los eventos TDE son invaluables para la ciencia astronómica porque permiten comprender la física de la acreción de material alrededor de los agujeros negros y revelan las condiciones bajo las cuales los agujeros negros pueden crear potentes chorros y vientos.

Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA): una mirada al futuro

El descubrimiento de tales agujeros negros y sus interacciones será de particular importancia para la próxima misión espacial LISA, que durante la próxima década debería comenzar a cazar ondas gravitacionales generadas por la fusión de agujeros negros supermasivos. Mientras que los detectores existentes como LIGO y Virgo rastrean agujeros negros más pequeños y estrellas de neutrones, LISA se centrará en objetos con masas de millones de masas solares, como los de la galaxia AT2024tvd.

A medida que LISA entre en funcionamiento, los astrónomos podrán seguir con más detalle las fusiones de tales objetos masivos y comprender mejor la dinámica de los núcleos galácticos, así como la evolución de las estructuras más grandes del universo.

La importancia de la búsqueda sistemática de agujeros negros inusuales

Yuhan Yao, la investigadora principal, destaca que es la primera vez que se descubre un TDE de este tipo fuera del centro de una galaxia y que el hallazgo alienta a los científicos a considerar cuán comunes son tales eventos y cuántos agujeros negros «vagabundos» existen realmente dentro de las galaxias.

Las búsquedas anteriores generalmente se han concentrado en los centros galácticos, pero los nuevos hallazgos sugieren que los futuros sondeos deberían ampliar su enfoque para encontrar más de estos fenómenos raros. Además, el desarrollo de algoritmos que distinguen los destellos de luz de las supernovas de los eventos TDE permite descubrimientos más precisos y rápidos.

Colaboración global y desafíos futuros

En la investigación participaron 34 coautores de diversas instituciones mundiales, lo que subraya cuán interdisciplinario e internacionalmente conectado está este campo de la astronomía. La asociación de ZTF y el apoyo de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. permitieron este análisis pionero y revelaron una nueva dimensión en el estudio de los secretos cósmicos.

A medida que la ciencia avanza, la búsqueda de agujeros negros «vagabundos» y el seguimiento de sus TDE se convertirán en una de las tareas clave de la astrofísica moderna, y su comprensión nos ayudará a descubrir los procesos ocultos que dan forma a nuestro entorno cósmico.

Fuente: UC Berkeley