Astrónomos anuncian descubrimiento de agujeros negros binarios supermasivos

Dos agujeros negros supermasivos giran uno alrededor del otro en un sistema binario. Están 10 veces más cerca entre sí que los agujeros negros del único otro sistema binario supermasivo de agujeros negros conocido. Crédito: Caltech/R. Lesionado (IPAC)

Un equipo de investigadores de la Universidad de Purdue y otras instituciones ha descubierto un supermasivo[{” attribute=””>black hole binary system, one of only two known such systems. The two black holes, which orbit each other, likely weigh the equivalent of 100 million suns each. One of the black holes powers a massive jet that moves outward at nearly the speed of light. The system is so far away that the visible light seen from Earth today was emitted 8.8 billion years ago.

The two are only between 200 AU and 2,000 AU apart, at least 10 times closer than the only other known supermassive binary black hole system. One AU is the distance from the Earth to the sun, which is about 150 million kilometers (93 million miles) or 8.3 light minutes.

The close separation is significant because such systems are expected to merge eventually. That event will release a massive amount of energy in the form of gravitational waves, causing ripples in space in every direction (and oscillations in matter) as the waves pass through.

Finding systems like this is also important for understanding the processes by which galaxies formed and how they ended up with massive black holes at their centers.

Breve resumen de los métodos

Los investigadores descubrieron el sistema por casualidad cuando notaron un patrón sinusoidal repetitivo en sus variaciones de emisión de brillo de radio a lo largo del tiempo, según los datos tomados después de 2008. Una búsqueda posterior de datos históricos reveló que el sistema también varió de la misma manera a fines de la década de 1970 para principios de la década de 1980. Este tipo de variación es exactamente lo que los investigadores esperarían si la emisión proyectada de un agujero negro se viera afectada por el efecto Doppler debido a su movimiento orbital a medida que oscila alrededor del otro agujero negro. Matthew Lister, de la Facultad de Ciencias de la Universidad de Purdue, y su equipo tomaron imágenes del sistema entre 2002 y 2012, pero el radiotelescopio del equipo carece de la resolución para resolver agujeros negros individuales a una distancia tan grande. Sus datos de imágenes respaldan el escenario del agujero negro binario y también proporcionan el ángulo de orientación del flujo proyectado, que es una parte crítica del modelo del artículo para las variaciones inducidas por Doppler.

Dos agujeros negros supermasivos orbitando alrededor

Se ven dos agujeros negros supermasivos orbitando entre sí en la animación en bucle de este artista. El agujero negro más masivo, que tiene cientos de millones de veces la masa de nuestro sol, dispara un chorro cuyo brillo aparente cambia a medida que el par gira. Los astrónomos han encontrado evidencia de este escenario en un cuásar llamado PKS 2131-021 después de analizar 45 años de observaciones de radio que muestran que el sistema se oscurece y se ilumina periódicamente. Se cree que el patrón cíclico observado es causado por el movimiento orbital del chorro. Crédito: Caltech/R. Lesionado (IPAC)

La experiencia del profesor Purdue

Matthew Lister, Profesor de Física y Astronomía, Facultad de Ciencias de la Universidad de Purdue, especializa su investigación en las siguientes áreas: núcleos galácticos activos, chorros y choques astrofísicos, cuásares y objetos BL Lacertae, galaxias Seyfert I de línea angosta, base muy larga.

Para saber más sobre este estudio:

Referencia: “La fenomenología imprevista de Blazar PKS 2131–021: un candidato binario de agujero negro supermasivo único” por S. O’Neill, S. Kiehlmann, ACS Readhead, MF Aller, RD Blandford, I. Liodakis, ML Lister, P Mróz , CP O’Dea, TJ Pearson, V. Ravi, M. Vallisneri, KA Cleary, MJ Graham, KJB Grainge, MW Hodges, T. Hovatta, A. Lähteenmäki, JW Lamb, TJW Lazio, W. Max-Moerbeck, V Pavlidou, TA Prince, RA Reeves, M. Tornikoski, P. Vergara de la Parra y JA Zensus, 23 de febrero de 2022, Cartas del Diario Astrofísico.
DOI: 10.3847/2041-8213/ac504b

Financiamiento: El apoyo al programa MOJAVE incluye

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