Agujero negro del tamaño de 20 millones de soles está surcando el espacio a toda velocidad

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Astrónomos han descubierto un agujero negro «fugitivo», potencialmente la primera evidencia observacional de que estos monstruos devoradores de materia pueden ser expulsados de sus galaxias anfitrionas.

Una ilustración que muestra un agujero negro expulsado del centro de una galaxia, mientras un rastro de gas brillante lo sigue. Crédito: Universidad de Keio.

Según la investigación del equipo, que se publicó en el servidor de preimpresión arXiv y se aceptó para su publicación en The Astrophysical Journal Letters, el descubrimiento ofrece la primera evidencia observacional de que los agujeros negros supermasivos pueden ser expulsados desde sus galaxias de origen para vagar por el espacio interestelar.

Los investigadores descubrieron el agujero negro desbocado como un rayo de luz brillante mientras usaban el telescopio espacial Hubble para observar la galaxia enana RCP 28, ubicada a unos 7.500 millones de años luz de la Tierra.

Las observaciones de seguimiento mostraron que el rayo mide más de 200.000 años luz de largo, aproximadamente el doble del ancho de la Vía Láctea, y se cree que está hecho de gas comprimido que está formando estrellas activamente. El gas sigue un agujero negro que se estima mide 20 millones de veces la masa del Sol y se aleja de su galaxia de origen a 5,6 millones de km/h, o aproximadamente 4500 veces la velocidad del sonido.

Según los investigadores, este rastro cósmico apunta directamente al centro de una galaxia, donde normalmente se ubicaría un agujero negro supermasivo.

«Encontramos una línea delgada en una imagen del Hubble que apunta al centro de una galaxia», dijo el autor principal del estudio, Pieter van Dokkum, profesor de física y astronomía en la Universidad de Yale. «Usando el telescopio Keck en Hawái, descubrimos que la línea y la galaxia están conectadas. A partir de un análisis detallado de la característica, inferimos que estamos viendo un agujero negro muy masivo que fue expulsado de la galaxia, dejando un rastro de gas y estrellas recién formadas a su paso».

La cola de un agujero negro expulsado

La mayoría de las galaxias grandes —si no todas— albergan agujeros negros supermasivos en sus centros. Los que están activos a menudo lanzan chorros de material a altas velocidades, que pueden verse como rayos de luz que se asemejan superficialmente al que vieron los investigadores. Estos se llaman «chorros astrofísicos».

Para determinar que esto no es lo que observaron, van Dokkum y el equipo investigaron este rayo y descubrieron que no poseía ninguno de los signos reveladores de un chorro astrofísico. Mientras que los chorros astrofísicos se debilitan a medida que se alejan de su fuente de emisión, la potencial cola del agujero negro supermasivo en realidad se vuelve más fuerte a medida que se aleja de lo que parece ser su punto de origen galáctico. Además, los chorros astrofísicos lanzados por los agujeros negros se abren en abanico desde su fuente, mientras que este rastro parece haber permanecido lineal.

El equipo concluyó que la explicación que mejor se ajusta a lo observado es un agujero negro supermasivo que atraviesa su galaxia mientras comprime ese el gas lo suficiente como para desencadenar la formación de estrellas a su paso.

«Si se confirma, sería la primera vez que tenemos evidencia clara de que los agujeros negros supermasivos pueden escapar de las galaxias», señaló van Dokkum.

El tercero en discordia

Una vez que se confirme, la siguiente pregunta que los astrónomos deben responder es cómo un objeto tan monstruoso puede ser expulsado de su galaxia anfitriona.

«El escenario más probable que explica todo lo que hemos visto es una honda, causada por una interacción de tres cuerpos», argumentó van Dokkum. «Cuando tres cuerpos de masas similares interactúan gravitacionalmente, la interacción no conduce a una configuración estable, sino generalmente a la formación de un binario y la expulsión del tercer cuerpo».

Un esquema de cinco pasos que muestra dos agujeros negros en una asociación binaria antes de que un tercer agujero negro se entrometa, rompiendo el equilibrio en el centro de la galaxia y enviando uno de los agujeros negros al espacio intergaláctico. El panel 6 muestra el rastro gaseoso observado en el nuevo estudio. Crédito Van Dokkum et al.

Esto podría significar que el agujero negro fugitivo fue una vez parte de un raro binario de agujeros negros supermasivos, y durante una fusión galáctica, se introdujo un tercer agujero negro supermasivo en esta asociación, expulsando a uno de sus ocupantes.

Los astrónomos no están seguros de cuán comunes son estos fugitivos masivos.

«Los agujeros negros supermasivos expulsados se habían predicho durante 50 años, pero ninguno se ha visto sin ambigüedades», admitió el astrónomo. «La mayoría de los teóricos piensan que debería haber muchos por ahí».

«Se necesitan más observaciones con otros telescopios para encontrar evidencia directa de un agujero negro en la punta del misterioso rayo», concluyó van Dokkum.

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