Agujero negro (supermasivo) a la fuga

Si empiezo por contar que existe un lugar del universo donde un agujero negro se aleja del centro de su galaxia a una velocidad de 7,6 millones de kilómetros por hora, o aproximadamente 2.000 kilómetros por segundo, seguro que más de una persona al menos levantaría las cejas. El agujero negro supermasivo del que vamos a hablar hoy tiene otra peculiaridad: no se encuentra en el centro de su galaxia. Además, el objeto en cuestión tiene una masa de varios millones de veces la del Sol, es mucho más grande, mil veces más, que Sagitario A*, nuestro agujero negro, al que le acabamos de hacer una foto.

Los agujeros negros supermasivos en principio pertenecen al centro de las galaxias; ese es su lugar. Ahí es donde deberían estar si no sucede algo inusual. Su presencia forma parte del mecanismo por el que crecen las galaxias. La gravedad hace que estas estructuras masivas formadas por miles de millones de estrellas, gas y materia oscura que son las galaxias se acerquen unas a otras hasta que inevitablemente se fusionan. En el proceso se funden también los agujeros negros supermasivos que contienen. La galaxia pasa a ser una más grande y el agujero negro se queda en su corazón.

Los modelos teóricos de este proceso predicen que es posible que, en el evento de fusión, el agujero negro supermasivo salga literalmente disparado a velocidades que pueden alcanzar los 5.000 km por segundo. Como resultado, veríamos a la bestia supermasiva desplazada del centro gravitatorio de la galaxia resultante. Y eso, precisamente, es lo que se ha observado en el monstruoso (por grande, no por deforme) objeto protagonista de nuestra historia. El quasar 3C 186 no está donde debería, en el centro de la galaxia a la que pertenece. De hecho, es el más masivo detectado fuera de lugar.

Un quasar es la huella más energética de un agujero negro supermasivo. Es muy brillante, a menudo incluso más que la galaxia a la que pertenece, y emite energía a expensas de la materia de la que se está alimentando el disco que le rodea. Cuando más materia traga, ya sea gas o estrellas, más brilla. Pues bien, combinando observaciones obtenidas con el Hubble, Chandra, NOEMA y Sloan se ha determinado que 3C 186 se encuentra desplazado unos 24.000 años luz del centro de su galaxia. Para poner las cosas en perspectiva, nosotros estamos a unos 28.000 años luz del centro de la Vía Láctea, en el caso que nos ocupa sería como tener a Sagitario A* de vecino aquí al lado.

La energía necesaria para mover algo tan grande como un agujero negro supermasivo es descomunal. En este caso sería el equivalente a cientos de millones de veces la energía emitida en los eventos más energéticos que se conocen, las explosiones de supernova. Pero no es de supernovas de donde proviene la energía, sino de la emisión de ondas gravitatorias.

Para que se produzca la fusión de agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias, primero, los dos objetos son arrastrados al centro de la nueva galaxia, donde se convierten en un sistema binario, doble, que va perdiendo energía al girar uno en torno al otro. Cuando están lo suficientemente cerca, que es lo mismo que decir que han perdido suficiente energía, comienzan a emitir ondas gravitatorias hasta que eventualmente los dos agujeros negros acaban por fundirse. Las ondas gravitatorias son esas perturbaciones en el espacio-tiempo que se producen cuando dos objetos masivos y compactos colisionan. El caso es que, dependiendo de la orientación de los ejes de giro de los agujeros negros que se están fusionando y de sus masas, el agujero negro resultado de la fusión puede recibir un impulso de retroceso similar al que se experimenta al disparar uno de esos infames inventos creados por el ser humano: un rifle.

El descubrimiento en torno al quasar 3C186 constituye un ejemplo perfecto de cómo funciona el método científico. Según Karl Popper, solo es posible probar que una teoría científica es falsa, no se puede probar que es verdadera. Por tanto, hay que diseñar un rango de experimentos que permitan verificar que la explicación que se ha dado al rango de observaciones inusuales encontradas para 3C186 es falsa y ahí están trabajando con nuevas medidas del fenómeno para conseguirlo.

Ya hemos detectado bastantes eventos de fusión de objetos tan densos como agujeros negros, aunque solo de tamaño estelar por ahora. Hasta que tengamos interferómetros capaces de detectar ondas gravitatorias en el espacio como LISA o antenas de radio capaces de detectar pulsar timing arrays (matriz de temporización de púlsar), la confirmación directa de que la fusión de agujeros negros supermasivos ocurre realmente en el centro de las galaxias tendremos que conformarnos con objetos del tipo de 3C186 y su extraña localización. La teoría, de momento, se sostiene, pero manténgase en sintonía.

Eva Villaver es investigadora del Centro de Astrobiología, dependiente del Consejo Superior de Investigaciones Científicas y del Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial (CAB/CSIC-INTA).

Vacío Cósmico es una sección en la que se presenta nuestro conocimiento sobre el universo de una forma cualitativa y cuantitativa. Se pretende explicar la importancia de entender el cosmos no solo desde el punto de vista científico sino también filosófico, social y económico. El nombre “vacío cósmico” hace referencia al hecho de que el universo es y está, en su mayor parte, vacío, con menos de un átomo por metro cúbico, a pesar de que en nuestro entorno, paradójicamente, hay quintillones de átomos por metro cúbico, lo que invita a una reflexión sobre nuestra existencia y la presencia de vida en el universo. La sección la integran Pablo G. Pérez González, investigador del Centro de Astrobiología; Patricia Sánchez Blázquez, profesora titular en la Universidad Complutense de Madrid (UCM); y Eva Villaver, investigadora del Centro de Astrobiología.

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