Un agujero negro fugitivo ha sido visto huyendo de una galaxia lejana

Mar 10, 2023

Un rayo de luz que se aleja de una galaxia distante podría ser el primer signo seguro de un gigantesco agujero negro fuera de control, informa un nuevo estudio. El agujero negro putativo, que huye de su galaxia anfitriona, parece estar dejando un rastro de estrellas nacientes y gas impactado a su paso. Si se confirma, el escape intergaláctico podría ayudar a los astrónomos a aprender más sobre lo que sucede con los agujeros negros cuando las galaxias chocan.

«Es un hallazgo fortuito muy bueno», dice la astrónoma Charlotte Angus de la Universidad de Copenhague, que no participó en el nuevo trabajo. “La posibilidad de que esto se deba a un agujero negro supermasivo que fue expulsado de su galaxia es muy emocionante. Estos eventos fueron predichos por la teoría, pero hasta ahora ha habido poca evidencia de ellos.

Mientras buscaban galaxias enanas en colisión con el Telescopio Espacial Hubble, el astrónomo Pieter van Dokkum y sus colegas vieron algo peculiar: una línea larga y recta que parecía alejarse de una galaxia distante, volviéndose más estrecha y brillante hasta el punto de que (Número de serie: 18/05/22).

«De todos modos, nunca lo habíamos visto antes», dice van Dokkum de la Universidad de Yale. “La mayoría de los objetos astronómicos tienen forma de espiral o de gota. No hay muchos objetos que sean solo una línea en el cielo. Cuando los astrónomos ven líneas, generalmente provienen de algo en movimiento, como un satélite que pasa por el campo de visión del telescopio (Número de serie: 03/03/23).

Para averiguar qué era, van Dokkum y sus colegas realizaron observaciones de seguimiento con el Observatorio Keck en Hawái. Estas observaciones mostraron que la secuencia estaba asociada con una galaxia cuya luz tardó unos 8.000 millones de años, más de la mitad de la edad del universo, en llegar a la Tierra, informa el equipo en un artículo presentado el 9 de febrero en arXiv.org. La medición de la distancia permitió al equipo calcular la longitud de la línea: aproximadamente 200.000 años luz.

Eso ciertamente descartó un satélite.

«Hemos considerado muchas explicaciones, y la que mejor encaja es la que estamos viendo: un objeto masivo, como un agujero negro, que se aleja muy rápidamente de la galaxia», dice van Dokkum.

Una imagen del telescopio espacial Hubble que muestra un agujero negro fuera de control como una línea blanca recta.
El agujero negro fuera de control apareció como una línea recta en una imagen del Hubble (en la foto). La galaxia de origen está en la parte superior derecha de la secuencia. La galaxia está tan lejos que la línea se extiende 200.000 años luz.P. van Dokkum y otros/arXiv.org 2023

Los agujeros negros solos son invisibles. Pero «si un agujero negro sale de una galaxia, no sale solo», dice van Dokkum. Algunas de las estrellas y gases que estaban ligados gravitacionalmente al agujero negro se van con él. Este gas emitirá una fuerte radiación que los telescopios pueden detectar. El camino del agujero negro a través del gas y el polvo en las regiones exteriores de la galaxia también puede exprimir parte de ese gas en nuevas estrellas, que también serían visibles (Número de serie: 12/07/18).

Otra posibilidad es que la línea sea un chorro de radiación lanzado por el agujero negro supermasivo central de la galaxia. Pero este escenario probablemente conduciría a un haz que es estrecho cuando está cerca de la galaxia y se ensancha a medida que se aleja. Esta secuencia hace lo contrario.

Si es un agujero negro, podría haber sido expulsado del centro de la galaxia al interactuar con uno o dos agujeros negros cercanos. Casi todas las galaxias tienen un agujero negro supermasivo en su centro. Cuando las galaxias se fusionan, sus agujeros negros centrales eventualmente también se fusionan (Número de serie: 03/05/21). Si las condiciones son las adecuadas, esta fusión puede «patear» el agujero negro resultante, enviándolo a volar a gran velocidad (Número de serie: 25/04/22).

Alternativamente, el agujero negro podría haber sido escupido con un choque entre tres galaxias. Cuando una tercera galaxia se une a una fusión en curso, tres agujeros negros supermasivos compiten por la posición. Un agujero negro puede ser expulsado del choque galáctico, mientras que los otros dos despegan más lentamente en la otra dirección.

Eso es lo que Van Dokkum cree que sucedió en este caso. Hay signos de una raya más corta y oscura que se dirige en la dirección opuesta a la línea recta y brillante.

Se necesitan más observaciones de este sistema, posiblemente con el Telescopio Espacial James Webb, para confirmar que, de hecho, es un agujero negro supermasivo eyectado, dice Angus. También ayudarían más cálculos teóricos de cómo debería ser un agujero negro supermasivo fuera de control.

El descubrimiento motiva a Angus a buscar en los datos archivados otras posibles secuencias de agujeros negros. «Me pregunto si hay más de estas funciones en los datos de alguien que podrían haberse pasado por alto», dice.

Van Dokkum también. «Ahora que sabemos qué buscar, estas rayas muy finas, tiene sentido volver a los datos del Hubble. Tenemos 25 años de imágenes del Hubble que no han sido investigadas para este propósito», dice. «Si hay más para encontrar, creo que podemos hacerlo».

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