Un equipo de investigadores logró capturar una imagen de dos agujeros negros orbitando entre sí en el centro del cuásar OJ 287. Esta observación marca la primera evidencia directa en radio de un sistema binario de agujeros negros supermasivos, confirmando la hipótesis sobre su existencia y aportando nuevos detalles sobre la dinámica de sus chorros relativistas.
Recordemos que un cuásar es el núcleo extremadamente brillante de una galaxia; su luminosidad extraordinaria se debe al disco de acreción de un agujero negro supermasivo. El caso de OJ287 es particular porque su brillo es reconocible hasta en fotografías del siglo XIX, mucho antes de que se supiera qué es un agujero negro o un cuásar. “El cuásar OJ 287 es tan brillante que puede ser detectado incluso por astrónomos aficionados con telescopios privados”, dijo Mauri Valtonen, astrónomo de la Universidad de Turku, en Finlandia.
Este cuásar comenzó a llamar la atención hace décadas, cuando astrónomos se percataron de variaciones periódicas de brillo, aproximadamente cada 12 años. Ese patrón oscilatorio sugería la presencia de dos agujeros negros interactuando gravitacionalmente en órbita mutua.
Según modelos previos, uno de ellos (el más masivo) domina la dinámica del sistema, mientras que el segundo gira alrededor, perturbando el flujo de gas circundante y dando lugar a variaciones luminosas detectables. Los cálculos teóricos permitían predecir las posiciones orbitales de ambos objetos.
La clave para obtener esta imagen fue utilizar observaciones en radio con resolución extremadamente alta, combinando una red terrestre con el satélite RadioAstron. Este satélite ruso, activo entre 2011 y 2019, operó una antena de radio que extendía la interferometría hasta distancias próximas a la Luna, ampliando dramáticamente la capacidad de resolución espacial de sus instrumentos.
En la imagen que produjo, aparecen dos focos brillantes correspondientes a las emisiones en radio de cada uno de los agujeros negros (identificables por sus chorros de partículas), coincidiendo casi exactamente con las posiciones previstas por los modelos teóricos.
Izquierda: Diagrama teórico (Lankeswar Dey) que muestra la ubicación de los agujeros negros y los chorros que emanan de ellos en el momento en que se tomó la fotografía. Derecha: parte de una imagen tomada por el sistema, incluido el satélite RadioAstron, donde los dos puntos brillantes inferiores representan la emisión de radio procedente de los dos agujeros negros, y el punto superior es el chorro del agujero negro más pequeño. Esto se muestra como una línea discontinua en el diagrama, mientras que los agujeros negros se representan como puntos.
Son bien conocidas las imágenes del agujero negro en el centro de la Vía Láctea (Sagitario A*) y del que está en la galaxia Messier 87. La hazaña de este equipo de investigadores se suma a ese conocimiento histórico.
Por primera vez, logramos obtener una imagen de dos agujeros negros orbitando uno alrededor del otro. En la imagen, los agujeros negros se identifican por los intensos chorros de partículas que emiten. Los agujeros negros en sí son completamente negros, pero pueden detectarse por estos chorros de partículas o por el gas brillante que los rodea, dijo el profesor Valtonen, también coautor del estudio publicado esta semana en la revista The Astrophysical Journal.
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Además del logro de visualizar el sistema binario, el equipo identificó un comportamiento inesperado en el chorro que emerge del agujero negro secundario: su forma ondulada y torsionada sugiere que, a medida que este se mueve en su órbita, el eje del chorro se va modulando, como “una cola que se mueve”, siguiendo la velocidad y la orientación del objeto mientras completa su recorrido alrededor de su pareja más masiva.
Este efecto de “ondulación” plantea nuevas preguntas sobre la interacción entre el movimiento orbital y la estructura del disco de acreción en torno al agujero negro. También proporciona una herramienta diagnóstica para estudiar cómo los campos magnéticos y el plasma circundante responden a estas perturbaciones dinámicas.
Una de las dudas que rondaban sobre la existencia de sistemas binarios de agujeros negros supermasivos era precisamente su detectabilidad directa. A diferencia de los agujeros negros estelares detectados por ondas gravitacionales (como los que LIGO ha observado), estos objetos en núcleos galácticos se ubican a distancias enormes y, por su propia naturaleza, no emiten luz directamente. Lo que sí emiten son los chorros relativistas de partículas y radiación, y en ese frente, las señales en radio resultan cruciales para identificarlos. En este caso, ese camino permitió confirmar claramente que ambos agujeros negros emiten chorros que podemos distinguir en el plano del cielo.
Este logro no solo confirma predicciones hechas hace años acerca del sistema OJ 287, sino que también fortalece la búsqueda de otros pares de agujeros negros supermasivos. Gracias a técnicas de interferometría en radio, y posiblemente con futuras generaciones de telescopios terrestres y espaciales, será más factible explorar cuántos núcleos galácticos esconden sistemas binarios ocultos.
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