Dos agujeros negros supermasivos que se encuentran en “galaxias fósiles” creadas por colisiones son tan masivos que se niegan a chocar y fusionarse. El descubrimiento podría explicar por qué, aunque teóricamente se predicen fusiones de agujeros negros supermasivos, nunca se han observado en curso.
El agujero negro supermasivo el sistema está ubicado en galaxia elíptica B2 0402+379. Juntos, los dos agujeros negros tienen una masa conjunta de 28 mil millones veces mayor que el de el sol, lo que lo convierte en el binario de agujero negro más masivo jamás visto. No sólo eso, sino que los componentes binarios de este sistema son los más cercanos en un par de agujeros negros supermasivos, separados por sólo 24 años luz.
Este es el único binario agujero negro supermasivo eso alguna vez se ha resuelto con suficiente detalle como para ver ambos objetos por separado. Curiosamente, si bien la proximidad de los dos cuerpos sugiere que deberían colisionar y fusionarse, parecen haber estado atrapados en la misma danza orbital entre sí durante más de 3 mil millones de años.
Relacionado: El par de agujeros negros supermasivos más cercanos a la Tierra yace entre los restos de una colisión galáctica
El equipo que encontró el binario en los datos recopilados por el telescopio Gemini Norte en Hawaii cree que su tremenda masa impide que los agujeros negros supermasivos se fusionen.
“Normalmente, parece que las galaxias con pares de agujeros negros más ligeros tienen suficientes estrellas y masa para unirlos rápidamente”, dijo en un comunicado Roger Romani, miembro del equipo y profesor de física de la Universidad de Stanford. declaración. “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 tal materia, dejándola estancada”.
La pareja de agujeros negros supermasivos simplemente no es compatible… todavía
B2 0402+379 es un “cúmulo fósil” que representa lo que sucede cuando el valor de un cúmulo de galaxias completo estrellas y el gas se fusionan en una sola galaxia masiva. La tremenda masa de los dos agujeros negros supermasivos en su corazón sugiere que una cadena de fusiones entre agujeros negros más pequeños los creó cuando múltiples galaxias en el cúmulo se encontraron y fusionaron.
Los científicos creen que en el corazón de la mayoría, si no de todos, galaxias Es un agujero negro supermasivo con una masa equivalente a millones o miles de millones de soles. Ninguna estrella puede colapsar para generar agujeros negros tan masivos, por lo que se cree que los agujeros negros supermasivos nacen a través de cadenas de fusiones entre agujeros negros cada vez más grandes.
Cuando las galaxias chocan y se fusionan, los científicos teorizan que los agujeros negros supermasivos en sus corazones se mueven juntos, formando un par binario. Mientras orbitan entre sí, estos agujeros negros emiten ondas en el espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales que alejan el momento angular del binario, lo que hace que los agujeros negros orbiten más juntos.
Con el tiempo, cuando los agujeros negros estén lo suficientemente cerca unos de otros, su atracción gravitacional debería tomar el control, y los agujeros negros chocarán y se fusionarán tal como lo hicieron los agujeros negros que colisionaron para crearlos. La pregunta es: ¿podrían algunos agujeros negros supermasivos ser tan masivos como para impedir una colisión?
Para comprender mejor este sistema de pesos pesados de los agujeros negros, el equipo recurrió a datos de archivo recopilados por el espectrógrafo multiobjeto Gemini (GSO) de Gemini North. Esto les permite determinar la velocidad de las estrellas en las proximidades de los dos agujeros negros supermasivos y, a su vez, la masa total de esos agujeros negros.
“La excelente sensibilidad de GMOS nos permitió mapear las velocidades crecientes de las estrellas a medida que miramos más cerca del centro de la galaxia”, añadió Romani. “Con esto pudimos inferir la masa total de los agujeros negros que residen allí“.
Una fusión estancada
La masa de los dos agujeros negros del sistema es tan grande que el equipo cree que se necesitaría una población excepcionalmente grande de estrellas a su alrededor para acercar los agujeros negros supermasivos. Sin embargo, mientras esto sucede, la energía lixiviada del binario ha estado arrojando materia lejos de su vecindad.
Esto ha dejado el centro de B2 0402+379 desprovisto de estrellas y gas lo suficientemente cerca del binario como para lixiviar energía de él. Como resultado, el avance de estos dos agujeros negros supermasivos entre sí se ha estancado a medida que se acercan a las etapas finales antes de una fusión.
Los resultados del equipo brindan un contexto importante sobre la formación de binarios de agujeros negros supermasivos después de fusiones galácticas, pero también respaldan la idea de que la masa de dichos binarios es fundamental para evitar que los agujeros negros sigan su ejemplo.
Actualmente, el equipo no está seguro de si estos dos agujeros negros supermasivos en este binario más pesado jamás detectado superarán esta pausa para eventualmente fusionarse o si quedarán atrapados en el limbo de la fusión de forma permanente.
“Esperamos realizar investigaciones de seguimiento del núcleo de B2 0402+379, donde veremos cuánto gas hay presente”, dijo el autor principal de la investigación y estudiante de Stanford, Tirth Surti. “Esto debería darnos más información sobre si los agujeros negros supermasivos pueden eventualmente fusionarse o si permanecerán varados como binarios”.
Una forma de detener este enfrentamiento supermasivo es si otra galaxia se fusiona con B2 0402+379, lo que arrojaría muchas más estrellas, gas y otro agujero negro supermasivo a la mezcla y alteraría este delicado equilibrio. El hecho de que B2 0402+379 sea un galaxia fósil Sin embargo, sin perturbaciones durante miles de millones de años, este escenario es probable.
Una cosa que esta investigación sí garantiza es cuán útiles son para los astrónomos los datos de archivo de telescopios como Gemini Norte, que se combina con el telescopio Gemini Sur ubicado en una montaña en los Andes chilenos para formar el Observatorio Internacional Gemini.
“El archivo de datos que sirve al Observatorio Internacional Gemini contiene una mina de oro de descubrimientos científicos sin explotar”, dijo Martin Still, director del programa Nation Science Foundation para el Observatorio Internacional Gemini. “Las mediciones de masa de este agujero negro binario supermasivo extremo son un ejemplo impresionante del impacto potencial de una nueva investigación que explora ese rico archivo”.
La investigación del equipo se publica en la Revista Astrofísica.