Estudio detecta evidencia de agujeros negros desplazados tras fusiones galácticas

Mundo | Un equipo de investigadores ha detectado una señal estadística que sugiere el desplazamiento de agujeros negros supermasivos de los centros de sus galaxias tras la fusión de dos de estos objetos. El hallazgo, publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, se basa en el análisis de la luz de aproximadamente 100.000 cuásares, que son los núcleos luminosos de galaxias con agujeros negros activos.

La teoría ya preveía que la unión de dos agujeros negros supermasivos podría resultar en el objeto combinado siendo expulsado de su posición central debido a la emisión desigual de perturbaciones durante los momentos finales de la fusión. Estas perturbaciones, conocidas como ondas gravitacionales, pueden impulsar al agujero negro resultante a velocidades de varios millones de kilómetros por hora. Si el empuje no es suficiente para expulsarlo completamente de la galaxia, el objeto se desplaza, regresa al núcleo y oscila a su alrededor por un tiempo prolongado.

El desafío para los investigadores era encontrar una marca común en una gran población de cuásares que diferenciara a aquellos con agujeros negros que recibieron un impulso después de una fusión. En 2016, Peter Raffai, profesor asociado de la Universidad Eötvös Loránd, junto con Zoltán Haiman y Zsolt Frei, propusieron que los cuásares con agujeros negros más rápidos deberían aparecer, en promedio, más ocultos por el polvo, ya que la velocidad del agujero negro es mayor al cruzar la región central, donde se concentra más polvo.

El nuevo estudio examinó datos del Gran Relevamiento Digital del Cielo, que contiene más de 750.000 cuásares. Tras aplicar filtros de calidad espectral, el equipo trabajó con una muestra de alrededor de 100.000 cuásares. Para cada uno, se utilizó el color relativo como indicador de la cantidad de polvo que se interpone en la luz. Para estimar el movimiento del agujero negro, se compararon dos zonas que producen líneas de emisión: una cercana al agujero negro que se mueve con él, y otra más distante que sirve como referencia de la galaxia anfitriona. La diferencia entre ambas permitió calcular la velocidad a lo largo de la dirección de observación.

Los resultados mostraron una correlación positiva, aunque moderada, entre la velocidad y el enrojecimiento por polvo. La proporción de cuásares muy enrojecidos aumentó de aproximadamente el 6% a cerca del 20% al pasar de velocidades cercanas a cero a 2.700 kilómetros por segundo, utilizando uno de los umbrales de polvo. Esta señal se verificó con pruebas que miden cambios ordenados y relaciones lineales entre variables, y se mantuvo consistente bajo diferentes condiciones de análisis. La relación se diluyó cuando se usaron solo líneas de emisión estrechas, que provienen de zonas alejadas del agujero negro y no siguen su movimiento, lo que refuerza que la señal no es un artefacto del método.

Bence Bécsy, profesor asistente de la Universidad de Birmingham y autor principal del estudio, dirigió el análisis de los datos. Según un comunicado de la Universidad Eötvös Loránd, Bécsy afirmó que, en lugar de buscar candidatos individuales, el equipo buscó estadísticamente rastros de toda una población, lo que permitió identificar una señal compatible con la predicción sin presentar cada cuásar como una prueba individual de expulsión.

El estudio advierte que otros procesos, como vientos de gas, entrada de materia hacia el centro, la orientación del cuásar o una región de emisión asimétrica, podrían alterar las líneas de luz medidas. También se identificó una asimetría no resuelta: los cuásares con un tipo de corrimiento espectral aparecen más oscurecidos que los del tipo opuesto a igual velocidad, una asimetría que la hipótesis del desplazamiento no resuelve por completo. Por ello, los autores plantean que los agujeros negros expulsados ofrecen una explicación natural para la correlación, aunque no una conclusión definitiva. Proponen repetir la búsqueda con otras líneas de emisión y medir el polvo directamente a partir de espectros ajustados.

Si esta interpretación se confirma, la técnica podría permitir estimar la frecuencia de estas colisiones y las condiciones del entorno en que ocurren. Este resultado cobra relevancia ante el lanzamiento previsto para 2035 del observatorio espacial LISA de la Agencia Espacial Europea, que detectará directamente las perturbaciones del espacio producidas por estas colisiones.

Fuente: Infobae