Los científicos, que utilizan observaciones del Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA, han descubierto, por primera vez, la señal de un par de agujeros negros gigantescos que perturban una nube de gas en el centro de una galaxia.
“Es un evento muy extraño, llamado AT 2021hdr, que se repite cada pocos meses”, dijo Lorena Hernández-García, astrofísica del Instituto Milenio de Astrofísica, el Núcleo Milenio de Investigación Transversal y Tecnología para Explorar Agujeros Negros Supermasivos y la Universidad de Valparaíso en Chile. “Creemos que una nube de gas envolvió a los agujeros negros. A medida que orbitan entre sí, los agujeros negros interactúan con la nube, perturbando y consumiendo su gas. Esto produce un patrón oscilante en la luz del sistema”.
Un artículo sobre AT 2021hdr, dirigido por Hernández-García, fue publicado el 13 de noviembre en la revista Astronomy and Astrophysics.
Los agujeros negros duales se encuentran en el centro de una galaxia llamada 2MASX J21240027+3409114, ubicada a mil millones de años luz de distancia en la constelación norteña de Cygnus. El par está a unos 26 mil millones de kilómetros de distancia, lo suficientemente cerca como para que la luz solo tarde un día en viajar entre ellos. Juntos contienen 40 millones de veces la masa del Sol.
Los científicos estiman que los agujeros negros completan una órbita cada 130 días y colisionarán y se fusionarán en aproximadamente 70.000 años.
AT 2021hdr fue detectado por primera vez en marzo de 2021 por el ZTF (Zwicky Transient Facility) dirigido por Caltech en el Observatorio Palomar en California. Fue señalado como una fuente potencialmente interesante por ALeRCE (Aprendizaje automático para la clasificación rápida de eventos). Este equipo multidisciplinario combina herramientas de inteligencia artificial con experiencia humana para informar a la comunidad astronómica sobre los eventos que ocurren en el cielo nocturno utilizando las montañas de datos recopilados por programas de sondeo como ZTF.
“Aunque originalmente se pensó que esta llamarada era una supernova, los estallidos de 2022 nos hicieron pensar en otras explicaciones”, dijo la coautora Alejandra Muñoz-Arancibia, miembro del equipo ALeRCE y astrofísica del Instituto Milenio de Astrofísica y del Centro de Modelamiento Matemático de la Universidad de Chile. “Cada evento posterior nos ha ayudado a refinar nuestro modelo de lo que está sucediendo en el sistema”.
Desde la primera llamarada, ZTF ha detectado estallidos de AT 2021hdr cada 60 a 90 días.
Hernández-García y su equipo han estado observando la fuente con Swift desde noviembre de 2022. Swift les ayudó a determinar que el sistema binario produce oscilaciones en luz ultravioleta y rayos X en las mismas escalas de tiempo que las que ZTF ve en el rango visible.
Los investigadores realizaron una eliminación de diferentes modelos de tipo Goldilocks para explicar lo que vieron en los datos.
Inicialmente, pensaron que la señal podría ser el subproducto de la actividad normal en el centro galáctico. Luego consideraron si un evento de disrupción de marea (la destrucción de una estrella que se acercó demasiado a uno de los agujeros negros) podría ser la causa.
Finalmente, se decidieron por otra posibilidad, la disrupción de marea de una nube de gas, una que era más grande que el propio sistema binario. Cuando la nube se topó con los agujeros negros, la gravedad la desgarró, formando filamentos alrededor del par, y la fricción comenzó a calentarla. El gas se volvió particularmente denso y caliente cerca de los agujeros negros. A medida que el sistema binario orbita, la compleja interacción de fuerzas expulsa parte del gas del sistema en cada rotación. Estas interacciones producen la luz fluctuante que observan Swift y ZTF.
Hernández-García y su equipo planean continuar con las observaciones de AT 2021hdr para comprender mejor el sistema y mejorar sus modelos. También están interesados en estudiar su galaxia de origen, que actualmente se está fusionando con otra cercana, un evento del que se informó por primera vez en su artículo.
“A medida que Swift se acerca a su 20.° aniversario, es increíble ver toda la nueva ciencia que todavía está ayudando a la comunidad a lograr”, dijo S. Bradley Cenko, investigador principal de Swift en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland. “Todavía hay mucho que nos queda por enseñar sobre nuestro cosmos en constante cambio”.
Las misiones de la NASA son parte de una red mundial en crecimiento que observa los cambios en el cielo para resolver los misterios de cómo funciona el universo.
Goddard administra la misión Swift en colaboración con Penn State, el Laboratorio Nacional de Los Álamos en Nuevo México y Northrop Grumman Space Systems en Dulles, Virginia. Otros socios incluyen la Universidad de Leicester y el Laboratorio de Ciencias Espaciales Mullard en el Reino Unido, el Observatorio de Brera en Italia y la Agencia Espacial Italiana.
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Traducción no oficial del artículo original en Inglés.
Créditos: NASA