Descubren agujeros negros supermasivos a punto de chocar en el centro de decenas de galaxias

Observan por primera vez imágenes de múltiples galaxias en etapas muy avanzadas de fusión, lo que es relevante para comprender la evolución de objetos como la Vía Láctea y cómo crecen los agujeros negros que existen en sus núcleos

Etapa final de la fusión de varias galaxias. En sus núcleos hay parejas de agujeros negros supermasivos en crecimiento que se fundirán en uno solo NASA, ESA, W. M. Keck Observatory, Pan-STARRS and M. Koss (Eureka Scientific, Inc.)

Gonzalo López Sánchez

07/11/2018
Actualizado 08/11/2018 a las 11:24h.

Cada segundo que pasa, la galaxia Andrómeda se aproxima hacia nosotros unos 110 kilómetros. A ese ritmo, se prevé que en 4.000 millones de años Andrómeda comenzará a fusionarse con la Vía Láctea, generando una galaxia gigantesca. No es la primera vez que pasa ... y de hecho se sabe que nuestra galaxia proviene de fusiones anteriores. Se cree que en el futuro, Andrómeda y la Vía Láctea sumarán sus estrellas (el riesgo de impacto entre estas es despreciable) y sus núcleos, ocupados por sendos agujeros negros supermasivos, se fundirán en uno solo, liberando una cantidad de energía comparable a la de millones de supernovas y rasgando el espacio-tiempo. Hay una cierta probabilidad de que, durante la fusión, el Sistema Solar acabe desplazado de su posición actual, en principio sin sufrir ningún cambio. Pero, ¿será así? ¿Habrá una etapa final en la evolución de estas y otras galaxias? ¿Hasta cuándo «vivivirán»?

Entender este tipo de procesos, relacionados con los objetos que apenas podemos intuir al mirar el cielo, requiere poder observar muchas galaxias distantes atravesando diferentes etapas vitales. Ahora, un grupo de astrónomos ha publicado un estudio en la revista Nature donde, por primera vez, han podido observar varios procesos de fusión de galaxias en etapas muy avanzadas, y además en lugares «próximos». En todos ellos, han visto cómo parejas de agujeros negros supermasivos, situados en los núcleos galácticos, están «a punto» de fusionarse en un objeto todavía mayor: un agujero negro «ultramasivo» .

«Lo más importante de esta investigación es el hecho de que hayamos encontrado una población de galaxias en las que hay fusiones ocultas en una etapa muy tardía, y cuyos agujeros negros están creciendo muy rápidamente», ha explicado a ABC Michael Koss , investigador en Eureka Scientific (EE.UU.) y líder de la investigación.

Los astrónomos han obtenido imágenes en alta resolución y datos sólidos de un fenómeno que los científicos creían que era más común en el Universo temprano y no en etapas tan tardías como las actuales. «Hemos encontrado esas fusiones ocultas en galaxias muy cercanas, y hemos podido verlas con exquisito detalle. Parecen ser extremadamente abundantes en el Universo », ha dicho Koss.

Hasta ahora, se había podido detectar los procesos de fusión de agujeros negros supermasivos diez veces más lejanos, que existieron cuando el Universo era más joven que el actual. En estos casos, siempre ha existido el problema de que cuando los núcleos galácticos se están fundiendo, las alteraciones que provocan en la gravedad generan densas nubes de gas y polvo a su alrededor que dificulta poder verlos. Estas misma nubes, por cierto, comienzan a alimentar a estos colosos. Estos empiezan a crecer y a emitir ingentes cantidades de radiación muy energética y pueden convertirse en cuásares.

Etapas finales de la fusión de la galaxia NGC 6240. A la derecha se observan los núcleos, en cuyo centro existen sendos agujeros negros supermasivos NASA, ESA, W. M. Keck Observatory, Pan-STARRS and M. Koss (Eureka Scientific, Inc.)

Con los datos recopilados hasta ahora, se había elaborado un modelo de evolución de galaxias según el cual, la etapa de la fusión en la que dos agujeros negros supermasivos se acercan es muy rápida. Por ello, ha sido toda una sorpresa para Koss poder observar tantos de estos fenómenos al echar un vistazo a nuestro vecindario. Si es algo tan rápido, ¿por qué hay tantos al mirar cientos de galaxias?

Sondeo en el vecindario galáctico

La tarea de observar las fusiones de los núcleos galácticos no ha sido sencilla. Requirió estudiar los rayos X de alta energía emitidos por 481 galaxias. Para ello, los astrónomos, entre los que hay también investigadores de la Universidad de Maryland, recurrieron a los telescopios espaciales Hubble y Swift y al terrestre W.M. Keck, situado en Hawái, Estados Unidos.

De esta forma, los investigadores han sondeado un amplio número de galaxias situadas «cerca» de la Vía Láctea, a una distancia media del Sol de 330 millones de años luz. Muchas de ellas tienen un tamaño comparable al de Andrómeda y al de la vía Láctea.

Los resultados sugieren que el 17 por ciento de estas galaxias tiene parejas de agujeros negros en su centro, que están a distancias cortas y en etapas tardías de la fusión.

Al comparar estas galaxias con otras, los investigadores han observado que los rayos X más energéticos, localizados en esta ocasión, son una señal de la fusión de las galaxias. Esto, que se había predicho teóricamente, ahora está apoyada por experimentos, y, por tanto, facilita mucho futuros estudios sobre la fusión de las galaxias.

Se espera que el telescopio espacial James Webb (JWST), que se lanzará en 2021, podrá observar este fenómeno con sus potentes instrumentos. Para él será más fácil captar la energía que atraviesa los núcleos ocultados por el polvo y el gas y se podrá, en teoría, medir las masas, las tasas de crecimiento y las propiedades físicas de los agujeros negros supermasivos en fusión.

El larguísimo proceso de fusión

Todo esto permitirá entender mejor la evolución de las galaxias y algo tan concreto cuánto tiempo dura y cómo es su fusión. Tal como recuerda Koss, por lo que se sabe hasta ahora, el proceso de fusión de galaxias lleva miles de millones de años . Pero en este caso se ha captado el final: «Nuestro estudio las ha captado durante la última etapa, en la que los dos núcleos galácticos que albergan agujeros negros se funden, en el plazo de 10 millones de años», ha dicho. ¿Pero, es así?

«Según algunas predicciones, los agujeros negros pueden detenerse justo antes de fundirse y de generar ondas gravitacionales. Aún no tenemos una idea firme, y pensamos que el proceso podría llevar mucho más de 10 millones de años», ha explicado Michael Koss. «Hasta que no tengamos un buen número de detecciones de fusiones de agujeros negros no podremos saberlo», ha reconocido.

Para ello, habrá que esperar a instrumentos como LISA, capaces de detectar ondas gravitacionales procedentes de este tipo de fuentes. En la actualidad, los instrumentos (como LIGO o Virgo) solo pueden captar ondas procedentes de agujeros negros pequeños (estelares).

Recordemos que estas ondas gravitacionales, que podrían ser liberadas por las fusiones de agujeros negros del centro de las galaxias, fueron predichas por la Relatividad de Einstein y son distorsiones del espacio-tiempo que recorren el Universo a la velocidad de la luz. Fueron detectadas por primera vez, de forma directa, en 2015.

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