Los agujeros negros que se suponía colisionarían se estancaron hace miles de millones de años
Para descubrir si dos agujeros negros supermasivos pueden fusionarse en los centros de las galaxias, un equipo de astrónomos midió el par más masivo jamás encontrado. Descubrieron que los dos objetos están separados por sólo 24 años luz, pero han permanecido así durante más de tres mil millones de años.
En astronomía, los objetos binarios (lo suficientemente cercanos como para orbitar entre sí) están condenados a colisionar, evento que resulta en una fusión. Pero todavía no se sabe mucho sobre cuerpos extremadamente masivos, como los agujeros negros en los centros de las galaxias.
Los investigadores observaron el par binario de agujeros negros ubicados en la galaxia elíptica B2 0402+379. Se trata de un cúmulo fósil, es decir, el resultado de la fusión de todo un cúmulo de galaxias en una única galaxia masiva.
La masa del par de agujeros negros se estima en 28 mil millones de masas solares, lo que lo convierte en el binario más pesado jamás encontrado. Además de ser evidencia de que B2 0402+379 surgió de la fusión de un cúmulo de galaxias, la masa de este par también sugiere que se formaron a partir de la fusión de varios agujeros negros más pequeños.
Sin embargo, aún no está claro si los dos agujeros negros resultantes de estas fusiones también se fusionarán en un solo objeto. Esta es una vieja cuestión de la física, conocida como el problema del parsec final, una especie de “dilema matemático”, por así decirlo.
Teóricamente, la fusión de agujeros negros binarios supermasivos es inevitable, ya que estarían orbitando hacia el centro gravitacional de la galaxia. Esta órbita en espiral los acerca gradualmente, lo que también resulta en una ganancia de velocidad, del mismo modo que una patinadora sobre hielo gira más rápido cuando acerca los brazos al cuerpo.
Por otro lado, en esta danza caótica suceden otras cosas, como la interacción gravitacional de la pareja con otros cuerpos a su alrededor. Al perturbar la órbita de las estrellas y las nubes de polvo y gas, los agujeros negros pierden velocidad y energía gravitacional.
A medida que pierden energía, los agujeros negros se acercan cada vez más al centro gravitacional que se encuentra entre ellos. Es decir, se acercan a un límite que les separa de la fusión. En el caso de los agujeros negros de masa estelar (es decir, millones o miles de millones de veces más pequeños que los supermasivos), la fusión acaba produciéndose.
Estudios anteriores sugieren que, para fusionarse, los agujeros negros supermasivos deben estar separados por apenas 0,01 años luz, pero hasta la fecha no se han encontrado pares en esta configuración. Lo más probable es que, antes de esto, los objetos sean expulsados fuera de la galaxia o mantengan una órbita estable, sin disminuir la distancia.
La pareja ubicada en B2 0402+379 es la única jamás observada con suficiente detalle como para identificar ambos objetos por separado, además de tener la separación más pequeña jamás vista: 24 años luz equivalen a 6 veces la distancia entre el Sol y Próxima Nova. , la estrella más cercana a nosotros. Considerando las proporciones de estos agujeros negros, es una distancia muy pequeña.
La fusión parece inminente, pero el nuevo estudio revela que el par ha estado estancado a esta distancia durante más de tres mil millones de años. Los autores concluyen que se necesitó una gran cantidad de estrellas circundantes para frenar la órbita de estos objetos y acercarlos, pero el par terminó desplazando a todos estos vecinos.
Sin más estrellas ni nubes de gas alrededor, no hay pérdida de energía gravitacional ni disminución de la velocidad. Así, según la investigación, los agujeros negros pudieron permanecer a la misma distancia durante tanto tiempo.
El artículo fue publicado recientemente en La revista astrofísica.
Fuente: The Astrophysical Journal, NOIRLab
