Los datos ópticos del Hubble Space Telescope y el Sloan Digital Sky Survey se muestran con observaciones de rayos X recopiladas por el Chandra Space Telescope, cada una de las cuales muestra SDSS J084905.51 + 111447.2, que los científicos creen que es una fusión de triple agujero negro.
(Imagen: © Rayos X: NASA / CXC / George Mason Univ./R. Pfeifle et al .; Óptica: SDSS y NASA / STScI)
Tome tres de los objetos más masivos del universo, agrúpelos junto con las galaxias circundantes, y los fuegos artificiales seguramente serán asombrosos, y tal vez, algún día, los científicos verán la colisión.
Ese día aún no ha llegado. Pero ahora, los astrónomos se han acercado, descubriendo lo que puede ser la preparación de una fusión tan masiva: tres galaxias, cada una de las cuales probablemente esconde una supermasividad calabozo En el fondo, todos están en un curso de colisión que podría ayudar a los científicos a comprender por qué el universo se ve como se ve.
"Debido a que estos sistemas son tan raros, en realidad no sabemos mucho sobre ellos como población, por eso es importante encontrar más de ellos", dijo Ryan Pfeifle, autor principal de una nueva investigación que describe el hallazgo y un estudiante de doctorado en astronomía en la Universidad George Mason, dijo a Space.com. "Si podemos encontrar más, podemos estudiarlos como población y decir: 'OK, en general, así es como estos sistemas tienden a comportarse'".
Fusionar agujeros negros puede sonar como viejas noticias, pero este evento no se parece en nada a las colisiones que los científicos han "escuchado" a través de ondas gravitacionales en los últimos años. Estas señales son producidas por colisiones de agujeros negros eso puede ser, como máximo, un par de docenas de veces la masa de nuestro sol, como dos gotas que se fusionan sin esfuerzo en una chaqueta para la lluvia.
Cada una de las agujeros negros supermasivos involucrado en la nueva investigación contiene la masa de cientos de millones de soles y está rodeado de galaxias enteras de estrellas, planetas y lunas. Su colisión sería como dos ríos furiosos que rompen una presa y remodelan el paisaje con inundaciones. Tal evento crearía ondas gravitacionales, pero de una longitud tan increíble que los detectores modernos simplemente no pueden sentirlas.
Pero es este tipo de interacciones que los astrónomos creen que son cruciales para hacer que el universo se vea como hoy, lleno de misteriosos agujeros negros supermasivos. "Nadie sabe realmente cómo pueden llegar a ser tan masivos muy temprano en la historia del universo", dijo a Space.com Shobita Satyapal, asesora y coautora de Pfeifle y astrofísica de la Universidad George Mason. "Uno de los mecanismos más convincentes donde pueden crecer rápidamente es a través de estas fusiones de galaxias".
Entonces, los investigadores querían tratar de detectar tal fusión antes de que ocurriera. Los analistas de datos voluntarios habían marcado una colección de objetivos basados en mediciones de luz infrarroja como posibles ubicaciones donde colisionaban dos galaxias maduras.
"Decidimos buscar alimentar agujeros negros utilizando técnicas que nunca antes se habían usado, técnicas que fueran sensibles al oscurecimiento", dijo Satyapal. "Es una especie de nuevo enfoque buscar estos agujeros negros de alimentación utilizando herramientas que tradicionalmente no se han utilizado en estas interacciones de etapa tardía".
El equipo detrás de la nueva investigación reunió observaciones adicionales de estos lugares utilizando Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. Los científicos esperaban que los datos adicionales revelarían un agujero negro supermasivo que se deleitaba con la materia y escupía rayos X en el corazón de cada galaxia en estos pares de fusión. La introducción de rayos X es importante, ya que estos objetos están envueltos en nubes de polvo y gas que bloquean otros tipos de luz.
Pero resultó que un par no era tal, de ahí la nueva investigación. El sistema de destino se conoce formalmente como SDSS J084905.51 + 111447.2, pero definitivamente no lo llamemos así. La versión abreviada de su nombre es SDSS J0849 + 1114; no lo llamemos así tampoco. ¿Podemos apodarlo Triple? Muchas gracias.
De todos modos, Pfeifle se unió al proyecto para analizar el Observaciones de Chandra de la Triple y otras fusiones potenciales. La primera vez que miró a través de los datos triples, parecía tan prometedor como los otros dúos potenciales. Fue solo cuando revisó los datos que se dio cuenta de que algo era diferente.
"Cuando acababa de ver la imagen de rayos X, no me había dado cuenta de que eran tres fuentes de rayos X solo porque era un joven e ingenuo estudiante graduado", dijo Pfeifle. Pero luego agregó datos ópticos sobre el área también. "Cuando lo alineé, de repente las cosas hicieron clic y dije: 'Oh, espera un segundo, eso es algo sospechoso' '. El resultado fue una obsesión de dos años para determinar si realmente había tres galaxias de agujero negro supermasivas fusionadas. .
(El Triple también ha captado la atención de otros investigadores. Un equipo de científicos también ha concluido que es probable que tres galaxias supermasivas de agujeros negros colisionen, basándose en cierta superposición y algunos datos únicos. Esos investigadores publicaron su análisis al servidor de preimpresión arXiv.org en julio, y rechazó una entrevista con Space.com en ese momento porque estaba bajo revisión por pares para su publicación. "Llegaron a una conclusión similar", dijo Satyapal, quien agregó que su equipo comenzó a escribir sus resultados en febrero. "Es bueno ver que hay corroboración".
La investigación de Pfeifle y Satyapal postula que la Triple es tres galaxias que tal vez colisionan, aunque podrían simplemente rozarse entre sí, no lo suficientemente cerca como para hundirse en una espiral final. Si se trata de una verdadera fusión, los científicos no pueden estar seguros de qué tan lejos podría estar la colisión masiva, aunque de principio a fin una fusión de este tipo probablemente lleve alrededor de un millón de años.
En este momento, las galaxias tienen entre 11,000 y 23,800 años luz separados el uno del otro. Uno de los tres definitivamente oculta un agujero negro supermasivo que se alimenta en su centro; los otros dos también lo parecen, pero no muestran la misma señal reveladora que el primero, dijeron los investigadores.
Contraintuitivamente, los sistemas como el Triple pueden ser más informativos que los pares que el equipo estaba buscando. Las fusiones de dos partes pueden arrastrarse, tomar más tiempo que la vida útil del universo para unirse, pero es probable que la presencia de una tercera galaxia empuje la colisión, a juzgar por las simulaciones que los científicos han realizado sobre tales eventos.
Esas simulaciones también sugieren qué podría ser de la Triple si su las galaxias algún día chocan. "Todavía habría una galaxia, una especie de este choque de trenes inicialmente", dijo Satyapal. La dinámica de una colisión puede deformar galaxias individuales que pueden haber comenzado, por ejemplo, como remolinos de estrellas delicadamente estructurados como nuestra propia Vía Láctea, en algo más allá del reconocimiento.
"Creemos que estas fusiones, no solo hacen crecer el agujero negro, sino que en realidad transforman una galaxia de disco en galaxias elípticas gigantes", dijo Satyapal. "Simplemente tienes una gran bola de estrellas con un enorme agujero negro".
La investigación se describe en un papel publicado el 7 de agosto en el servidor de preimpresión arXiv.org y aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal.
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