Destinados a fusionarse. Así están dos agujeros negros que atraidos por su propia gravedad son partícipes de una intrincada danza. Han sido encontrados en una galaxia lejana gracias a los telescopios espaciales GALEX (Galaxy Evolution Explorer) (NASA) y Hubble (NASA/ESA). Además, los investigadores encontraron un patrón cíclico en la señal de luz que emite la materia que los rodea.
Imagen 1: Representación artística de dos agujeros negros en rotación. Créditos: NASA/CXC/A. Hobart, Josh Barnes (U. of Hawaii), John Hibbard (NRAO).
PG 1302-102, que así se llama la extraña pareja, son el par de agujeros negros que más cerca se orbitan conocidos hasta ahora ya que su separación no es mucho más grande que nuestro sistema solar. Su fusión se producirá en un intervalo inferior a un millón de años y la colisión que producirá tendrá una magnitud del orden de 100 millones de supernovas típicas.
Para entender las galaxias
Los investigadores los están estudiando con el fin de entender mejor cómo las galaxias y estos gigantescos agujeros negros se fusionan, algo común en el universo temprano pero no ahora. Los científicos dieron con PG 1302-102 tras apreciar una señal de luz inusual proveniente del centro de una galaxia. Utilizaron los telescopios del CRTS (Catalina Real-Time Transient Survey) y demostraron que esa señal variante era generada por el movimiento de dos agujeros negros que giraban uno sobre otro cada cinco años.
La explicación a esta variación de luz es que uno de ellos emite más luz, lo que indica que está devorando más materia que el otro, calentándola y emitiendo una luz más energética. Como se orbitan cada 5 años, cuando el agujero negro más voraz está más cerca a nosotros en su órbita, lo apreciamos como un máximo en la emisión, ocurriendo el mínimo cuando está en la posición opuesta.
"Es como si una bombilla de 60 W de repente parece ser de 100 W", compara Daniel D'Orazio de la Universidad de Columbia (Estados Unidos) y autor principal del estudio. "A medida que el agujero negro se aleja de nosotros, es como si la luz de la bombilla se atenuase", añade.
Imagen 2: Simulación que ayuda a explicar cómo una señal de luz viaja cuando se encuentra muy cerca de un par de agujeros negros. Créditos: Universidad de Columbia.
Einstein vuelve a la carga
A pesar de ser los agujeros negros más cercanos, el hecho de que se orbiten cada 5 años indica que la velocidad que llevan es altísima. Esto se ha comprobado midiendo el desplazamiento al azul provocado por el efecto Doppler cuando el agujero negro en su órbita se acerca a nosotros. Los resultados indican que se desplaza a un 7% de la velocidad de la luz alcanzando velocidades de más de 20.000 Km/s, por lo que debemos utilizar la fisica relativista para analizarlos.
D'Orazio y sus colegas determinaron que si el brillo periódico visto previamente en luz visible es debido a efectos relativistas, este mismo comportamiento periódico debe estar presente en las longitudes de onda ultravioletas, pero amplificadas 2,5 veces y, efectivamente, se cumplió la predicción.
Los resultados de la investigación también ayudarán a entender los instantes previos de la fusión de los agujeros negros. Cuando estén girando prácticamente unidos en una "espiral de la muerte" se prevé que envíen al espacio las conocidas como ondas gravitacionales, cuya existencia se deduce de la teoría de la relatividad de Albert Einstein, publicada hace un siglo y que todavía sigue sorprendiéndonos.
Los resultados de la investigación han sido publicados en la revista Nature bajo el título "Relativistic boost as the cause of periodicity in a massive black-hole binary candidate", por D.J. D'Orazio et al.El equipo que ha llevado a cabo la investigación está formado por Daniel J. D'Orazio (Department of Astronomy/Columbia University, Estados Unidos), Zoltán Haiman (Department of Astronomy/Columbia University, Estados Unidos) y David Schiminovich (Department of Astronomy/Columbia University, Estados Unidos).
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