Un nuevo modelo sugiere que la fusión de agujeros negros supermasivos se iluminará con una luz ultravioleta y de rayos X misteriosa a medida que caen en espiral en un choque inevitable.
Los agujeros negros supermasivos son millones o miles de millones de veces la masa del sol y residen en casi todas las galaxias que tienen al menos el tamaño de nuestra propia Vía Láctea, según un comunicado de la NASA. Los científicos saben que las galaxias se combinan comúnmente; Esto sucederá con la Vía Láctea y Andrómeda, por ejemplo, en unos 4 mil millones de años.
"Sabemos que las galaxias con agujeros negros supermasivos centrales se combinan todo el tiempo en el universo, pero solo vemos una pequeña fracción de galaxias con dos [agujeros negros] cerca de sus centros", Scott Noble, astrofísico en el Centro Goddard de Vuelos Espaciales de la NASA en Maryland , dijo en un comunicado. [Sin escape: sumérgete en un agujero negro (infografía)]
Si bien los científicos han visto fusiones de agujeros negros antes, estos eran mucho más pequeños, según el comunicado, comparables al tamaño de una estrella, lo que significa entre tres y unas pocas docenas de veces la masa del sol. Estas fusiones de agujeros negros de tamaño estelar se detectaron utilizando el Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser de la National Science Foundation (LIGO). Los científicos los encontraron detectando ondas gravitacionales, que son ondas en el espacio-tiempo generadas después de estas grandes fusiones.
Las fusiones de agujeros negros supermasivos serán más difíciles de rastrear, dijeron funcionarios de la NASA en el comunicado, porque a menudo están mucho más separados y emiten señales de ondas gravitacionales más débiles. Para detectar esa pequeña señal, los detectores deben ubicarse en el espacio para evitar ser perturbados por las ondas sísmicas en nuestro propio planeta. Una misión futura que puede hacer eso es la Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA) de la Agencia Espacial Europea, programada para su lanzamiento en la década de 2030.
Sin embargo, hay otro método posible para encontrar fusiones supermasivas. Cuando las galaxias se fusionan, traen consigo colecciones de gas, polvo, estrellas y planetas. A medida que se produce la colisión, gran parte de este material se arrastraría hacia los agujeros negros, que luego comienzan a "comerse" el material, generando radiación que los astrónomos deberían poder ver (antes de que el material cruce el horizonte de eventos del agujero negro).
La nueva simulación siguió lo que sucede en tres órbitas de agujeros negros supermasivos que están a unas 40 órbitas de la fusión completa. El modelo sugiere que en este momento en la fusión, habría algo de luz UV y rayos X de alta energía visibles en los telescopios.
"Tres regiones de gas emisor de luz brillan cuando los agujeros negros se fusionan, todos conectados por corrientes de gas caliente: un gran anillo que rodea todo el sistema, llamado disco circumbinario, y dos más pequeños alrededor de cada agujero negro, llamados mini discos". Funcionarios de la NASA dijeron.
"Todos estos objetos emiten predominantemente luz UV", continuaron los funcionarios. "Cuando el gas fluye hacia un mini disco a una velocidad alta, la luz UV del disco interactúa con la corona de cada agujero negro, [que es] una región de partículas subatómicas de alta energía por encima y por debajo del disco. Esta interacción produce rayos X. Cuando la tasa de acreción es menor, la luz UV se atenúa en relación con los rayos X ".
La simulación sugiere que los rayos X en una fusión de agujeros negros supermasivos serán más brillantes y más variables que los rayos X observados en los agujeros negros supermasivos solitarios. (Los cambios tienen que ver con la velocidad del gas alrededor de las órbitas de los agujeros negros, así como con las órbitas de los agujeros negros en fusión).
La simulación se realizó en la supercomputadora Blue Waters del Centro Nacional de Aplicaciones de Supercomputación en la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign. Esta simulación particular estimó las temperaturas del gas, mientras que las simulaciones futuras incorporarán parámetros como la temperatura, la masa total y la distancia para ver los efectos sobre la luz que emite la fusión, según el comunicado.
El nuevo trabajo fue detallado ayer (2 de octubre) en The Astrophysical Journal.
