Baile de agujeros negros

Un par de objetos supermasivos, en una galaxia corriente y en órbita uno de otro, han sido descubiertos justo cuando uno de ellos desgarra una estrella

A.R. Madrid 22 Abril 2014 

Ilustración de la pareja de agujeros negros supermasivos en el centro de una galaxia con los chorros de gas que se precipitan en ellos. / ESA/C.Carreu

La presencia de dos agujeros negros supermasivos es una pista clave sobre la historia de la galaxia que los aloja, ya que debe ser producto de la fusión de dos conjuntos estelares en el pasado. Y un equipo internacional de astrónomos ha encontrado una tal pareja de objetos, en órbita uno de otro. Ha sido gracias a una sutil estrategia de trabajo con el telescopio espacial de rayos X XMM-Newton diseñada para aprovechar todo el tiempo posible de observación, incluidos los períodos en que pasa de mirar hacia un punto en el cielo a otro. En lugar de apagar la cámara, se deja el XXM-Newton operativo por si ve algo interesante. Y sí que resultaron interesantes los datos tomados el 10 de junio de 2010: al analizarlos, los científicos descubrieron un destello de rayos X producido cuando un agujero negro desgarra una estrella de su entorno. Las observaciones de los días siguientes completaron el panorama: son dos los agujeros negros en el centro de una galaxia situada a unos 2.000 millones de años luz de distancia de la Tierra.

Según los cálculos de los investigadores, el agujero negro principal de la pareja tendría una masa equivalente a 10 millones de veces la del Sol y el otro aproximadamente un millón de masas solares, en una órbita elíptica. En una segunda posible configuración el objeto principal tendría un millón de veces la masa solar. En ambos casos la distancia entre los dos agujeros sería de unas dos milésimas de año luz, aproximadamente el diámetro del Sistema Solar, explica la Agencia Europea del Espacio (ESA), con cuyo telescopio XMM-Newton, lanzado al espacio en 1999, se ha hecho el descubrimiento. Los astrónomos, liderados por Fukum Liu, de la Universidad de Pekín, publican su hallazgo en la revista Astrophysical Journal.

El telescopio espacial ‘XMM-Newton’. /ESA

En el centro de la mayoría de las galaxias hay, al menos, un agujero negro supermasivo y, por ahora, solo en un puñado de ellas se sospecha que puede haber dos formando un sistema binario, siempre en galaxias activas en las que los agujeros están constantemente desgarrando nubes de gas que se van tragando. En ese proceso de destrucción, el gas se calienta tanto que brilla incluso en rayos X, de ahí que se llamen activas. Pero esta vez, en el caso de la pareja de agujeros, se trata de una galaxia corriente, con un centro tranquilo, y no de una activa.

“Puede haber toda una población de galaxias durmientes que alojen sistemas binarios de agujeros en su centro, pero encontrarlos es una tarea difícil porque no hay nubes de gas alimentándolos y, por tanto, esos centros son oscuros”, señala Stefanie Komossa, del Instituto Max Planck de Radioastronomía (Alemania), del equipo de Liu. Para soslayar este problema, los investigadores idearon una estrategia de búsqueda con elXMM-Newton consistente en rastrear el cielo en busca de pistas cuando el telescopio, en las observaciones programadas, tiene que cambiar de orientación. La idea es tener suerte y que mire al lugar adecuado en el momento adecuado, justo cuando un agujero negro de una galaxia durmiente desgarra una estrella y genera el destello correspondiente.

Tras la primera detección de uno de esos destellos característicos en la galaxia SDSSJ120136.02+300305.5, los investigadores empezaron a seguir el fenómeno en los días sucesivos. Así descubrieron algo extraño: la emisión de rayos X cayó por debajo del nivel detectable entre los días 27 y 48 tras el hallazgo, informa el Instituto Max Planck. Pero luego reapareció la emisión para continuar la pauta esperada de atenuación del destello. ¿Qué había pasado? ¿Cómo explicar el apagón durante unos días? Entonces recurrieron a los modelos de Liu sobre sistemas binarios de agujeros negros que indican, precisamente, una repentina caída de la emisión y la recuperación posterior.

El futuro de estos dos agujeros negros está sellado, dicen los investigadores: dentro de unos dos millones de años se fusionarán en uno solo y entonces emitirán enormes cantidades de energía no solo en rayos X, sino como una fuente superpotente de ondas gravitacionales, ondulaciones en el espacio tiempo que se propagan por el espacio y que fueron predichas en la Teoría General de la Relatividad de Einstein. Para detectar estas ondas se planean instalaciones especiales (como el detector Ligo en tierra, ya en funcionamiento en fase de pruebas) y proyectos espaciales.