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Descubre la colisión de agujeros negros supermasivos en una galaxia cercana

Nuestra galaxia, la Vía Láctea, está en curso de colisión. Aproximadamente dentro de cuatro mil millones de años, la Vía Láctea y su gran galaxia vecina, Andrómeda, comenzarán su danza gravitacional ascendente, fusionándose durante cientos de millones de años para formar un objeto más grande.

Estas fusiones de galaxias ocurren todo el tiempo, en todo el universo, y son componentes importantes de la estructura cósmica a gran escala. Los astrofísicos tienen muchas preguntas sobre este proceso inusual, pero un misterio está resultando particularmente cautivador: cuando las galaxias grandes se fusionan, ¿qué sucede con los agujeros negros supermasivos que décadas de observaciones han revelado que acechan en sus centros?

Lógicamente, estos agujeros negros gigantes, cada uno millones o miles de millones de veces más pesado que nuestro sol, también deberían colisionar y fusionarse. Estas fusiones pueden canalizar grandes cantidades de material hacia los agujeros negros, desencadenando violentos estallidos astrofísicos que dan forma a la formación de estrellas y otros procesos en sus galaxias anfitrionas. Pero los astrónomos hasta ahora solo han visto instantáneas de este largo proceso, ya que los agujeros negros todavía estaban separados por decenas y cientos de años luz. Cuanto más cerca están los agujeros negros que se fusionan, más difícil es distinguirlos, lo que enturbia la imagen para los teóricos que buscan comprender cómo funciona el proceso.

Un equipo internacional de científicos anuncia el descubrimiento de dos agujeros negros supermasivos cerca de la Tierra en un nuevo estudio Cartas de revistas astrofísicas. Estimados en 125 millones y 200 millones de veces la masa del Sol, respectivamente, estos agujeros negros están a unos 500 millones de años luz de distancia de nosotros, engullendo gas y polvo en el centro de UGC 4211, una galaxia que aún se recupera de una fusión.

“Esta pareja fue realmente emocionante porque están muy cerca el uno del otro y son muy cercanos”, dice esta pareja. Chiara Mingarelli, uno de los autores del estudio y astrofísico del Instituto Flatiron en la ciudad de Nueva York. Solo 750 años luz, o 230 parsecs, los separan y son el par de agujeros negros más cercanos que los científicos han podido confirmar midiendo múltiples longitudes de onda de luz. La proximidad de estos agujeros negros a la Tierra y entre sí puede brindar una oportunidad única para los estudios fundamentales de los procesos de fusiones de agujeros negros gigantes, así como uno de sus productos más elusivos: las ondas en el espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales.

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El proyecto comenzó hace casi 10 años, cuando un astrofísico comenzó michael koss Algunos de los telescopios más grandes del mundo están comenzando a usarse para buscar en los cielos pares «activos» de agujeros negros supermasivos, es decir, aquellos que se alimentan y expulsan ráfagas de radiación intensa. Después de examinar casi 100 artículos, encontró seis pares fusionados que en realidad estaban ocultos. De estos, UGC 4211 se destacó por estar mucho más cerca el uno del otro.

Puedes verlo. Quiero decir, literalmente, puedes verlo en [images] «Hay dos fuentes», dice Koss, que trabaja en Eureka Scientific, un instituto de investigación de astrofísica en California. La resolución más alta fue posible, en parte, debido a la proximidad de UGC 4211 a la Tierra.

Este documento dice «Estás realmente sobre el límite» de lo que se puede observar Zoltán Heymann, un astrónomo de la Universidad de Columbia, no participó en el estudio. Los astrónomos han observado un par de agujeros negros binarios juntos antes, pero solo con radiotelescopios. En el nuevo estudio, el equipo confirmó sus hallazgos utilizando datos de longitud de onda múltiple de varios telescopios diferentes, un paso importante porque el campo ha tenido falsos positivos en el pasado, dice Mingarelli. «Solo puedes engañar al ojo en tantas longitudes de onda», dice ella. El equipo estudió el sistema utilizando el Observatorio WM Keck en Hawái, el Very Large Telescope y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array en Chile, y el Telescopio Espacial Hubble en órbita terrestre.

Se cree que los dos agujeros negros en UGC 4211 estaban en medio de su fusión. A medida que avanza el dúo de estiramiento cósmico, la pareja se acercará cada vez más a medida que los enjambres de estrellas y gas circundantes obtengan su impulso orbital. Los autores esperan que el baile termine en unos 200 millones de años, cuando los dos agujeros negros supermasivos finalmente se fusionen por completo en uno.

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«Eso parece alinearse con muchos de nuestros modelos, así que eso es algo bueno. No rompe la astrofísica». jeremy schnittmannun astrofísico del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA, que no participó en el último estudio.

Al menos, ese es el caso ahora. Todavía se desconoce mucho sobre los mecanismos de fusión de los agujeros negros salvajes, especialmente durante las últimas fases, cuando los agujeros negros están tan cerca que no se pueden distinguir claramente. «Qué sucede una vez que se acercan a esto, una legua de legua o menos», dice, «sigue siendo una gran pregunta». Cola de Sarah Burkeun astrónomo de la Universidad de West Virginia, no participó en los nuevos hallazgos.

Como muchos de sus compañeros, Burke-Spollor estaba particularmente fascinada por la etapa final de cada fusión, cuando los agujeros negros se juntan en espiral tan violentamente que sacuden el tejido mismo del espacio-tiempo, produciendo ondas torrenciales. Después de detectar por primera vez tales emisiones en 2015, un descubrimiento que ganó un Premio Nobel de Física, los astrónomos ahora estudian de forma rutinaria estos momentos finales de fusiones de agujeros negros utilizando observatorios especializados a diferencia de los telescopios que recogen la luz como un oído de un ojo. Sin embargo, la mayoría de esos estudios se refieren a pares de agujeros negros que son mucho más pequeños que sus parientes supermasivos. Sintonizar las ondas gravitacionales masivas de los agujeros negros fusionados más grandes del universo requerirá una nueva generación de observatorios más avanzados que los científicos e ingenieros apenas han comenzado a construir.

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La recompensa debería valer la pena: se cree que fusiones masivas como estas son el contribuyente más común al «fondo de ondas gravitacionales», la totalidad aún no descubierta de ondas de espacio-tiempo de fuentes repartidas por todo el universo visible, impresas en todo el cielo entero Descubrir y mapear este fondo, dice Mingarelli, produciría «la historia de las fusiones cósmicas de agujeros negros supermasivos» y una gran cantidad de otra información cosmológica vital. Y estudiar los detalles finos de la fusión de sistemas como UGC 4211 podría ayudar a los investigadores a comprender mejor lo que están viendo si finalmente logran vislumbrar el fondo de ondas gravitacionales del universo.

Koss espera que los estudios futuros de UGC 4211 sean particularmente fructíferos, dada su proximidad a la Tierra. Este sistema es fácil de observar desde nuestro lugar en el universo, «tal como ves hojas en los árboles cercanos en un bosque, no en los árboles más lejanos», dice.

El descubrimiento también sugiere que puede haber agujeros negros más compactos para monitorear de lo que pensábamos anteriormente porque Koss lo encontró a partir de una muestra de menos de 100 agujeros negros activos. «Siempre existe la posibilidad de que estudiar tenga suerte», dice Burke-Spollor. Pero incluso si fue solo una casualidad, los científicos continuarán buscando más ejemplos para completar los pasos finales de esta coreografía cósmica.