El par de agujeros negros más grande de todos los tiempos pesa la friolera de 28 mil millones de masas solares

Cuando las galaxias chocan, los agujeros negros supermasivos en su centro pueden acercarse, comenzar a orbitar entre sí y eventualmente fusionarse. Nunca se ha visto tal fusión, pero se sabe que existen agujeros negros binarios supermasivos en el núcleo de varias galaxias. Y los astrónomos ahora han coronado al par más pesado hasta el momento.

Estos dos objetos se encuentran en el centro de la galaxia elíptica B2 0402+379. Gracias a los datos de archivo del espectrógrafo multiobjeto Gemini (GMOS) de Gemini North, los investigadores pudieron resolver los dos objetos por separado: la primera vez que esto fue posible. Esto llevó a otra novedad: estimaron que los dos objetos están separados por solo 24 años luz. Más cerca de la Tierra que la estrella Vega.

Pero no estamos hablando de objetos estelares. Los agujeros negros pesan 28 mil millones de veces la masa del Sol, más o menos 8 mil millones de masas solares. Para esta estimación es crucial la capacidad de los astrónomos de medir los movimientos de las estrellas en el núcleo de esta galaxia elíptica.

«La excelente sensibilidad de GMOS nos permitió mapear las velocidades crecientes de las estrellas cuando miramos más cerca del centro de la galaxia», dijo en un comunicado Roger Romani, profesor de física de la Universidad de Stanford y coautor del artículo. «Con esto pudimos inferir la masa total de los agujeros negros que residen allí».

Los agujeros negros binarios tienden a fusionarse con el tiempo (como lo han demostrado las observaciones de ondas gravitacionales), pero los investigadores descubrieron que este par ha estado estancado a esa distancia durante 3 mil millones de años. Es poco probable que se fusionen en el corto plazo, y su masa extrema podría ser la razón.

Para que objetos como este se fusionen, necesitan perder energía orbital. Las binarias de estrellas de neutrones o las binarias de agujeros negros pueden hacerlo liberando energía gravitacional a medida que giran entre sí. Para estos objetos gigantescos eso no es suficiente. El gas y las estrellas que orbitan a su alrededor pueden darles un pequeño empujón al robarles parte de esta energía.

Pero parece que esta enorme galaxia se ha quedado sin gas y sin estrellas en el centro. Sin él, los agujeros negros supermasivos se encuentran en una órbita estable entre sí, lo que también permitió a los astrónomos observar estos dos objetos.

«Normalmente parece que las galaxias con pares de agujeros negros más claros tienen suficientes estrellas y masa para unirlos rápidamente», añadió Romani. «Dado que este par es tan pesado, se necesitaron muchas estrellas y gas para realizar el trabajo. Pero el binario ha barrido la galaxia central de dicha materia, dejándola estancada y accesible para nuestro estudio».

Si se fusionan, las ondas gravitacionales liberadas serían cien millones de veces más energéticas que las que hemos detectado hasta ahora. Pero el equipo se muestra escéptico de que eso vaya a suceder. Es poco probable que se produzca otra fusión en el futuro, pero tal vez haya suficiente gas para que eventualmente se fusionen.

«Esperamos realizar investigaciones de seguimiento del núcleo de B2 0402+379, donde veremos cuánto gas hay presente», añadió el autor principal Tirth Surti, investigador universitario de Stanford. «Esto debería darnos más información sobre si los agujeros negros supermasivos pueden eventualmente fusionarse o si permanecerán varados como binarios».

La posibilidad, o tal vez la imposibilidad, de una fusión binaria de agujeros negros supermasivos ha sido un tema de debate entre los astrónomos durante décadas. Se conoce como el problema del parsec final.

El artículo se publica en The Astrophysical Journal.