Parece que incluso los agujeros negros no pueden resistir la tentación de insertarse sin previo aviso en las fotografías. Una fotobomba cósmica encontrada como objeto de fondo en imágenes de la cercana galaxia de Andrómeda ha revelado lo que podría ser el par de agujeros negros supermasivos más estrechamente acoplados jamás visto.

Los astrónomos hicieron este notable descubrimiento utilizando datos de rayos X del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y datos ópticos de telescopios terrestres. Gemini-North en Hawaii y Palomar Transient Factory de Caltech en California.

Esta fuente inusual, llamado LGGS J004527.30 + 413254.3 (J0045 + 41 para abreviar), fue visto en imágenes ópticas y de rayos X de Andrómeda, también conocido como M31. Hasta hace poco, Los científicos pensaron que J0045 + 41 era un objeto dentro de M31, una gran galaxia espiral ubicada relativamente cerca a una distancia de unos 2,5 millones de años luz de la Tierra. Los nuevos datos, sin embargo, reveló que J0045 + 41 estaba en realidad a una distancia mucho mayor, a unos 2.600 millones de años luz de la Tierra.

"Estábamos buscando un tipo especial de estrella en M31 y pensamos que habíamos encontrado una, "dijo Trevor Dorn-Wallenstein de la Universidad de Washington en Seattle, WASHINGTON, quien dirigió el artículo que describe este descubrimiento. "¡Nos sorprendió y emocionó encontrar algo mucho más extraño!"

Aún más intrigante que la gran distancia de J0045 + 41 es que probablemente contiene un par de agujeros negros gigantes en órbita cercana entre sí. La masa total estimada de estos dos agujeros negros supermasivos es aproximadamente doscientos millones de veces la masa de nuestro Sol.

Previamente, un equipo diferente de astrónomos había visto variaciones periódicas en la luz óptica de J0045 + 41, y, creyendo que es miembro de M31, lo clasificó como un par de estrellas que orbitaban una alrededor de la otra aproximadamente una vez cada 80 días.

La intensidad de la fuente de rayos X observada por Chandra reveló que esta clasificación original era incorrecta. Bastante, J0045 + 41 tenía que ser un sistema binario en M31 que contenía una estrella de neutrones o un agujero negro que extraía material de un compañero (el tipo de sistema que Dorn-Wallenstein buscaba originalmente en M31) o un sistema mucho más masivo y distante que contiene al menos un agujero negro supermasivo de rápido crecimiento.

Sin embargo, un espectro del telescopio Gemini-North tomado por el equipo de la Universidad de Washington mostró que J0045 + 41 debe albergar al menos un agujero negro supermasivo y permitió a los investigadores estimar la distancia. El espectro también proporcionó evidencia posible de que un segundo agujero negro estaba presente en J0045 + 41 y se movía a una velocidad diferente a la del primero. como se esperaba si los dos agujeros negros se orbitan entre sí.

Luego, el equipo utilizó datos ópticos de Palomar Transient Factory para buscar variaciones periódicas en la luz de J0045 + 41. Encontraron varios períodos en J0045 + 41, incluidos los de aproximadamente 80 y 320 días. La relación entre estos períodos coincide con la predicha por el trabajo teórico sobre la dinámica de dos agujeros negros gigantes orbitando entre sí.

"Esta es la primera vez que se ha encontrado una evidencia tan sólida de un par de agujeros negros gigantes en órbita, "dijo la coautora Emily Levesque de la Universidad de Washington.

Los investigadores estiman que los dos supuestos agujeros negros orbitan entre sí con una separación de solo unos pocos cientos de veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Esto corresponde a menos de una centésima parte de un año luz. En comparación, la estrella más cercana a nuestro Sol está a unos cuatro años luz de distancia.

Dicho sistema podría formarse como consecuencia de la fusión, miles de millones de años antes, de dos galaxias que contenían cada una un agujero negro supermasivo. En su estrecha separación actual, los dos agujeros negros se acercan inevitablemente a medida que emiten ondas gravitacionales.

"No podemos determinar exactamente cuánta masa contiene cada uno de estos agujeros negros, "dijo el coautor John Ruan, también de la Universidad de Washington. "Dependiendo de eso, creemos que este par chocará y se fusionará en un agujero negro en tan solo 350 años o tanto como 360, 000 años ".

Si J0045 + 41 de hecho contiene dos agujeros negros en órbita cercana, emitirá ondas gravitacionales, sin embargo, la señal no sería detectable con LIGO y Virgo. Estas instalaciones terrestres han detectado las fusiones de agujeros negros de masa estelar que no pesan más de unos 60 soles y, Muy recientemente, uno entre dos estrellas de neutrones.

"Las fusiones de agujeros negros supermasivos ocurren en cámara lenta en comparación con los agujeros negros de masa estelar", dijo Dorn-Wallenstein. "Los cambios mucho más lentos en las ondas gravitacionales de un sistema como J0045 + 41 pueden detectarse mejor mediante un tipo diferente de instalación de ondas gravitacionales llamada Pulsar Timing Array".

Un artículo que describe este resultado fue aceptado para su publicación en la edición del 20 de noviembre de The Diario astrofísico y está disponible en línea.