Los astrónomos han identificado una gran cantidad de agujeros negros supermasivos duales en los centros de las galaxias. Este descubrimiento podría ayudar a los astrónomos a comprender mejor cómo crecen los agujeros negros gigantes y cómo pueden producir las señales de ondas gravitacionales más fuertes del Universo.

La nueva evidencia revela cinco pares de agujeros negros supermasivos, cada uno contiene millones de veces la masa del Sol. Estas parejas de agujeros negros se formaron cuando dos galaxias chocaron y se fusionaron entre sí, forzando a sus agujeros negros supermasivos a acercarse.

Los pares de agujeros negros se descubrieron combinando datos de un conjunto de diferentes observatorios, incluido el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. la Encuesta de Explorador de Cielo de Infrarrojos de Campo Amplio (WISE), y el Gran Telescopio Binocular con base en tierra en Arizona.

"Los astrónomos encuentran agujeros negros supermasivos únicos en todo el universo, "dijo Shobita Satyapal, de la Universidad George Mason en Fairfax, Virginia, quien dirigió uno de los dos artículos que describen estos resultados. "Pero aunque hemos predicho que crecen rápidamente cuando interactúan, ha sido difícil encontrar agujeros negros supermasivos duales en crecimiento ".

Antes de este estudio, se conocían menos de diez pares confirmados de agujeros negros en crecimiento a partir de estudios de rayos X, basado principalmente en detecciones al azar. Para realizar una búsqueda sistemática, el equipo tuvo que examinar cuidadosamente los datos de los telescopios que detectan diferentes longitudes de onda de luz.

Comenzando con el proyecto Galaxy Zoo, Los investigadores utilizaron datos ópticos del Sloan Digital Sky Survey (SDSS) para identificar galaxias donde parecía que estaba en marcha una fusión entre dos galaxias más pequeñas. De este conjunto, seleccionaron objetos donde la separación entre los centros de las dos galaxias en los datos de SDSS es menor a 30, 000 años luz, y los colores infrarrojos de los datos de WISE coinciden con los pronosticados para un agujero negro supermasivo de rápido crecimiento.

Con esta técnica se encontraron siete sistemas de fusión que contienen al menos un agujero negro supermasivo. Debido a que la fuerte emisión de rayos X es un sello distintivo del crecimiento de los agujeros negros supermasivos, Satyapal y sus colegas luego observaron estos sistemas con Chandra. Se encontraron pares de fuentes de rayos X muy separados en cinco sistemas, proporcionando evidencia convincente de que contienen dos agujeros negros supermasivos en crecimiento (o alimentándose).

Tanto los datos de rayos X de Chandra como las observaciones infrarrojas sugieren que los agujeros negros supermasivos están enterrados en grandes cantidades de polvo y gas.

"Nuestro trabajo muestra que combinar la selección de infrarrojos con el seguimiento de rayos X es una forma muy eficaz de encontrar estos pares de agujeros negros". "dijo Sara Ellison de la Universidad de Victoria en Canadá, quien dirigió el otro artículo que describe estos resultados. "Los rayos X y la radiación infrarroja pueden penetrar las oscurecedoras nubes de gas y polvo que rodean estos pares de agujeros negros, y se necesita la aguda visión de Chandra para separarlos ".

El documento dirigido por Ellison utilizó datos ópticos adicionales del estudio Mapeo de galaxias cercanas en el Observatorio Apache Point (MaNGA) para identificar uno de los nuevos pares de agujeros negros. Un miembro de este par de agujeros negros es particularmente poderoso, que tiene la luminosidad de rayos X más alta en un par de agujeros negros observado por Chandra hasta la fecha.

Este trabajo tiene implicaciones para el floreciente campo de la astrofísica de ondas gravitacionales. Mientras que los científicos que utilizan el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser (LIGO) y el interferómetro VIRGO han detectado las señales de la fusión de agujeros negros, estos agujeros negros han sido de la variedad más pequeña y pesan entre ocho y 36 veces la masa del Sol.

Los agujeros negros fusionados en los centros de las galaxias son mucho más grandes. Cuando estos agujeros negros supermasivos se acercan aún más, deberían empezar a producir ondas gravitacionales. La eventual fusión de los agujeros negros supermasivos duales en cientos de millones de años forjaría un agujero negro aún más grande. Este proceso produciría una asombrosa cantidad de energía cuando parte de la masa se convierte en ondas gravitacionales.

"Es importante comprender cuán comunes son los pares de agujeros negros supermasivos, para ayudar a predecir las señales de los observatorios de ondas gravitacionales, ", dijo Satyapal." Con los experimentos ya implementados y los futuros en línea, este es un momento emocionante para investigar la fusión de los agujeros negros. Estamos en las primeras etapas de una nueva era en la exploración del universo ".

LIGO / VIRGO no puede detectar ondas gravitacionales de pares de agujeros negros supermasivos. En lugar de, Las matrices de temporización de púlsar, como el Observatorio de ondas gravitacionales de Nanohercios de América del Norte (NANOGrav), están realizando actualmente esta búsqueda. En el futuro, el proyecto de la Antena Espacial del Interferómetro Láser (LISA) también podría buscar estas ondas gravitacionales.

Cuatro de los candidatos a agujero negro dual fueron reportados en un artículo de Satyapal et al. que fue aceptado recientemente para su publicación en The Diario astrofísico , y aparece en línea. El otro candidato de agujero negro dual fue informado en un artículo de Ellison et al., que se publicó en la edición de septiembre de 2017 de la Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society y aparece en línea.