Las colisiones de galaxias son eventos fundamentales en el Universo. Suceden cuando dos sistemas fusionan estrellas en una danza cósmica.
También provocan espectaculares fusiones de supermasivos. agujeros negrosEl resultado es una galaxia muy cambiada y una galaxia ultramasiva singular. agujero negro.
Estos colosales eventos son una fuerza importante en la evolución de las galaxias. Es la forma en que las galaxias más pequeñas se combinan para formar otras cada vez más grandes. Este tipo de fusiones se han producido desde las primeras épocas del tiempo cósmico.
Hoy en día, las fusiones de galaxias continúan. Nuestra Vía Láctea sigue engullendo galaxias más pequeñas y dentro de unos miles de millones de años colisionará con la galaxia de Andrómeda. Cuando eso ocurra, los agujeros negros supermasivos de ambas galaxias también podrían fusionarse.
No podemos ver todo el proceso de principio a fin porque lleva millones de años completarlo. Sin embargo, eso no impide que los astrónomos busquen (y encuentren) evidencias de colisiones entre galaxias y agujeros negros supermasivos.
El último descubrimiento se realizó con el telescopio espacial Hubble (HST) para detectar tres puntos brillantes de luz visible en el interior de un par de galaxias en colisión. Estos objetivos se encuentran relativamente cerca de nosotros, a tan solo 800 millones de años luz de distancia.
Los astrónomos continuaron con las observaciones de Chandra y los datos de radio del Karl G. Jansky Very Large Array.
Por lo general, las galaxias con núcleos brillantes, llamados núcleos galácticos activos (AGN, por sus siglas en inglés), existen muy lejos. A menudo se las observa en épocas anteriores del tiempo cósmico. La oportunidad de estudiar una galaxia y un par de agujeros negros supermasivos en una colisión en el Universo cercano “moderno” es un buen momento para estudiar la mecánica de un evento de este tipo.
Detección de colisiones incipientes de agujeros negros supermasivos
El descubrimiento de una futura colisión cósmica se produjo cuando la Cámara Avanzada para Sondeos del HST detectó tres picos de difracción óptica en el corazón de una galaxia en colisión llamada MCG-03-34-64.
Dos de esos puntos calientes aparecen muy cerca uno del otro, a tan solo 300 años luz de distancia. Son un indicio de la presencia de oxígeno en el núcleo, que está siendo ionizado por algo muy energético, y los puntos calientes sorprendieron a los astrónomos. (El tercer punto caliente no se comprende bien).
“No esperábamos ver algo así”, dijo Anna Trindade Falcão del Centro de Astrofísica de Harvard y Smithsonian en Cambridge, Massachusetts. “Esta vista no es algo común en el universo cercano y nos indicó que algo más está sucediendo dentro de la galaxia”.
Falcão y sus colegas querían saber qué estaba ocurriendo para provocar esos puntos brillantes, por lo que utilizaron el observatorio de rayos X Chandra para centrarse en la acción.
“Cuando observamos MCG-03-34-64 en la banda de rayos X, vimos dos fuentes de emisión de alta energía, potentes y separadas, que coincidían con los puntos de luz ópticos brillantes observados con el Hubble. Unimos estas piezas y concluimos que probablemente estábamos viendo dos agujeros negros supermasivos muy próximos entre sí”, dijo Falcão.
El equipo también encontró observaciones de estos objetos en datos de archivo de radiotelescopios. Esas potentes emisiones de radio demostraron que el par de agujeros negros existe y que se están acercando.
“Cuando se observa luz brillante en longitudes de onda ópticas, de rayos X y de radio, se pueden descartar muchas cosas y se llega a la conclusión de que sólo se pueden explicar como agujeros negros cercanos”, señaló Falcão. “Cuando se juntan todas las piezas se obtiene la imagen del dúo de AGN”.
La colisión que se avecina
Estos agujeros negros supermasivos centrales colisionarán dentro de unos cien millones de años.
Cada una de ellas se encuentra en el núcleo de una única galaxia. A medida que esas galaxias se acerquen cada vez más, los agujeros negros de sus núcleos comenzarán a interactuar. Finalmente, se fusionarán en un poderoso evento que emitirá ondas gravitacionales como parte del proceso.
Los astrónomos sugieren (mediante simulaciones y observaciones) que las fusiones de galaxias con agujeros negros supermasivos desencadenan una gran actividad. A medida que se producen las colisiones, el gas interestelar fluye hacia los centros galácticos.
También se comprime en otras regiones y ambas actividades desencadenan estallidos de formación estelar. Una parte del gas también se acumula en esos agujeros negros supermasivos centrales, lo que provoca un aumento de las emisiones a medida que el material avanza en espiral a través del disco de acreción.
Estas fusiones ocurren continuamente en el Universo. Los modelos de evolución de galaxias, junto con la evidencia observacional, sugieren que muchos AGN en el corazón de las galaxias experimentan fusiones. Las parejas de agujeros negros supermasivos que colisionan dentro de esos AGN también sugieren que esos agujeros negros crecen a través de fusiones.
Colisiones de agujeros negros supermasivos y futuras detecciones
Comprender la fusión de AGN cercanos entre sí, como los que se observan en MCG MCG-03-34-64, ofrece una ventana única hacia las etapas finales de lo que los astrónomos llaman coalescencia binaria SMBH.
Estos eventos son y seguirán siendo una forma importante de medir los efectos de estas fusiones. Ofrecerán un rico campo de estudio mediante observatorios sensibles a la luz en todo el espectro, así como futuras onda gravitacional detectores.
Estas detecciones requerirán versiones avanzadas del Observatorio de Ondas Gravitacionales por Interferometría Láser (LIGO), que hizo sus primeras detecciones hace sólo unos añosLas ondas gravitacionales inducidas por la fusión de agujeros negros supermasivos serán el objetivo de futuros instrumentos como LISA (abreviatura de Antena Espacial de Interferómetro Láser).
Desplegará tres detectores espaciales a millones de kilómetros de distancia para capturar las ondas gravitacionales de longitud de onda larga que se emiten cuando agujeros negros gigantes como los de MCG-03-34-64 colisionan.
Dado que esas fusiones ocurren en todo el Universo, será un campo de estudio rico que contribuirá en gran medida a nuestra comprensión de las fusiones de galaxias como parte de la evolución cósmica.
Este artículo fue publicado originalmente por El universo hoy. Lea el Artículo original.