Los astrónomos encuentran un agujero negro supermasivo rebelde, expulsado por una colisión galáctica

Cuando las galaxias chocan, puede producirse todo tipo de caos. Aunque el proceso lleva millones de años, la fusión de dos galaxias puede resultar en Agujeros Negros Supermasivos (SMBH, que residen en sus centros) fusionándose y haciéndose aún más grandes. También puede resultar en que las estrellas sean expulsadas de sus galaxias, enviándolas e incluso sus sistemas de planetas al espacio como «estrellas rebeldes».

Pero según un nuevo estudio realizado por un equipo internacional de astrónomos, parece que, en algunos casos, los SMBH también podrían ser expulsados ​​de sus galaxias después de que se produzca una fusión. Usando datos de Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y otros telescopios, el equipo detectó lo que podría ser un «agujero negro supermasivo renegado» que se aleja de su galaxia.

Según el estudio del equipo, que apareció en el Diario astrofísico bajo el título Un potencial agujero negro supermasivo en retroceso, CXO J101527.2+625911 – El agujero negro renegado fue detectado a una distancia de unos 3.900 millones de años luz de la Tierra. Parece haber venido del interior de una galaxia elíptica y contiene el equivalente a 160 millones de veces la masa de nuestro Sol.

El equipo encontró este agujero negro mientras buscaba en miles de galaxias evidencia de agujeros negros que mostraran signos de estar en movimiento. Esto consistió en filtrar los datos obtenidos por el telescopio de rayos X Chandra en busca de fuentes de rayos X brillantes, una característica común de los SMBH de rápido crecimiento, que se observaron como parte del Encuesta del cielo digital de Sloan (SDSS).

Luego observaron los datos del Hubble de todas estas galaxias brillantes de rayos X para ver si revelaría dos picos brillantes en el centro de alguna. Estos picos brillantes serían una indicación reveladora de la presencia de un par de agujeros negros supermasivos, o de que un agujero negro en retroceso se estaba alejando del centro de la galaxia. Por último, los astrónomos examinaron los datos espectrales del SDSS, que muestran cómo varía la cantidad de luz óptica con la longitud de onda.

A partir de todo esto, los investigadores siempre encontraron lo que consideraban un buen candidato para un agujero negro renegado. Con los datos de ayuda del SDSS y el telescopio keck en Hawái, determinaron que este candidato estaba ubicado cerca, pero visiblemente desplazado del centro de su galaxia. También notaron que tenía una velocidad diferente a la de la galaxia, propiedades que sugerían que se movía por su cuenta.

La siguiente imagen, que se generó a partir de los datos del Hubble, muestra los dos puntos brillantes cerca del centro de la galaxia. Mientras que el de la izquierda estaba ubicado dentro del centro, el de la derecha (el SMBH renegado) estaba ubicado a unos 3.000 años luz del centro. Entre los rayos X y los datos ópticos, todas las indicaciones apuntaban a que se trataba de un agujero negro que fue expulsado de su galaxia.

En términos de lo que podría haber causado esto, el equipo aventuró que el agujero trasero podría haber «retrocedido» cuando dos SMBH más pequeños chocaron y fusionaron. Esta colisión habría generado ondas gravitacionales que podrían haber empujado el agujero negro fuera del centro de la galaxia. Además, aventuraron que el agujero negro pudo haberse formado y puesto en movimiento por la colisión de dos agujeros negros más pequeños.

Otra posible explicación es que dos SMBH están ubicados en el centro de esta galaxia, pero uno de ellos no produce radiación detectable, lo que significaría que está creciendo demasiado lentamente. Sin embargo, los investigadores favorecen la explicación de que lo que observaron fue un agujero negro renegado, ya que parece ser más consistente con la evidencia. Por ejemplo, su estudio mostró signos de que la galaxia anfitriona estaba experimentando alguna perturbación en sus regiones exteriores.

Esta es una posible indicación de que la fusión entre las dos galaxias ocurrió en un pasado relativamente reciente. Dado que se cree que las fusiones SMBH ocurren cuando sus galaxias anfitrionas se fusionan, esta reserva favorece la teoría del agujero negro renegado. Además, los datos mostraron que en esta galaxia se estaban formando estrellas a un ritmo elevado. Esto concuerda con las simulaciones por computadora que predicen que las galaxias fusionadas experimentan una mayor tasa de formación de estrellas.

Pero, por supuesto, se necesitan investigaciones adicionales antes de poder llegar a conclusiones. Mientras tanto, es probable que los hallazgos sean de particular interés para los astrónomos. Este estudio no solo involucra un fenómeno verdaderamente raro, un SMBH que está en movimiento, en lugar de descansar en el centro de una galaxia, sino que las propiedades únicas involucradas podrían ayudarnos a aprender más sobre estas características raras y enigmáticas.

Por un lado, el estudio de los SMBH podría revelar más sobre la velocidad y la dirección de giro de estos enigmáticos objetos antes de que se fusionen. A partir de esto, los astrónomos podrían predecir mejor cuándo y dónde están a punto de fusionarse los SMBH. Estudiar la velocidad de retroceso de los agujeros negros también podría revelar información adicional sobre las ondas gravitacionales, lo que podría revelar secretos adicionales sobre la naturaleza del espacio-tiempo.

Y, sobre todo, presenciar un agujero negro renegado es una oportunidad para ver algunas fuerzas asombrosas en acción. Suponiendo que las observaciones sean correctas, sin duda habrá estudios de seguimiento diseñados para ver hacia dónde viaja el SMBH y qué efecto tiene en el entorno cósmico circundante.

Desde la década de 1970, los científicos han opinado que la mayoría de las galaxias tienen SMBH en su centro. En los años y décadas siguientes, la investigación confirmó la presencia de agujeros negros no solo en el centro de nuestra galaxia, Sagitario A*, sino también en el centro de casi todas las galaxias masivas conocidas. Con masas que van desde cientos de miles hasta miles de millones de masas solares, estos objetos ejercen una poderosa influencia en sus respectivas galaxias.

Asegúrese de disfrutar este video, cortesía del Observatorio de Rayos X Chandra:

Otras lecturas: Observatorio de rayos X Chandra, arXiv