Sin rastro de un agujero negro 100.000 millones de veces más grande que la masa del Sol

El misterio que rodea el paradero de un agujero negro supermasivo que se estima que pesa entre 30.000 y 100.000 millones de veces la masa del Sol, se ha profundizado tras una búsqueda infructuosa. Este agujero negro perdido debería estar en la enorme galaxia en el centro del cúmulo de galaxias Abell 2261, que se encuentra a unos 2.700 millones de años luz de la Tierra.

Esta imagen compuesta de Abell 2261 contiene datos ópticos del Hubble y el Telescopio Subaru que muestran galaxias en el cúmulo y en el fondo, y datos de rayos X de Chandra que muestran gas caliente (de color rosa) que impregna el cúmulo. La mitad de la imagen muestra la gran galaxia elíptica en el centro del cúmulo.

Casi todas las grandes galaxias del Universo contienen un agujero negro supermasivo en su centro, con una masa que es millones o miles de millones de veces la del Sol. Dado que la masa de un agujero negro central suele seguir la masa de la propia galaxia, los astrónomos esperan que la galaxia en el centro de Abell 2261 contenga un agujero negro supermasivo que rivaliza con el peso de algunos de los agujeros negros más grandes conocidos del Universo.

Utilizando los datos de Chandra obtenidos en 1999 y 2004, los astrónomos ya habían buscado en el centro de la gran galaxia central de Abell 2261 signos de un agujero negro supermasivo. Buscaron material que se había sobrecalentado mientras caía hacia el agujero negro y producía rayos X, pero no detectaron tal fuente.

Ahora, con observaciones nuevas y más largas de Chandra obtenidas en 2018, un equipo dirigido por Kayhan Gultekin de la Universidad de Michigan en Ann Arbor realizó una búsqueda más profunda del agujero negro en el centro de la galaxia.

También consideraron una explicación alternativa, en la que el agujero negro fue expulsado del centro de la galaxia anfitriona. Este evento violento puede haber resultado de la fusión de dos galaxias para formar la galaxia observada, acompañada por el agujero negro central en cada galaxia fusionándose para formar un enorme agujero negro, informa la NASA.

Cuando los agujeros negros se fusionan, producen ondas en el espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales. Si la gran cantidad de ondas gravitacionales generadas por tal evento fueran más fuertes en una dirección que en otra, la teoría predice que el nuevo agujero negro, aún más masivo, habría sido enviado a toda velocidad desde el centro de la galaxia en la dirección opuesta. A esto se le llama agujero negro en retroceso.

Unión de agujeros negros

Si se unen entre sí por la gravedad y su órbita comienza a encogerse, se espera que los agujeros negros interactúen con las estrellas circundantes y las expulsen del centro de la galaxia. Esto explicaría el gran núcleo de Abell 2261. La concentración de estrellas fuera del centro también puede haber sido causada por un evento violento como la fusión de dos agujeros negros supermasivos y el posterior retroceso de un solo agujero negro más grande que resulta.

Aunque hay indicios de que se produjo una fusión de agujeros negros, ni los datos de Chandra ni del Hubble mostraron evidencia del agujero negro en sí. Gultekin y la mayoría de sus coautores, dirigidos por Sarah Burke-Spolaor de la Universidad de West Virginia, habían utilizado previamente el Hubble para buscar un grupo de estrellas que podrían haber sido arrastradas por un agujero negro en retroceso.

Estudiaron tres grupos cerca del centro de la galaxia y examinaron si los movimientos de las estrellas en estos grupos son lo suficientemente altos como para sugerir que contienen un agujero negro de diez mil millones de masas solares. No se encontró evidencia clara de un agujero negro en dos de los grupos y las estrellas en el otro eran demasiado débiles para obtener conclusiones útiles.

Los autores concluyeron que o no hay un agujero negro en ninguno de estos lugares, o que está atrayendo material demasiado lentamente para producir una señal de rayos X detectable.

Por tanto, el misterio de la ubicación de este gigantesco agujero negro continúa. Aunque la búsqueda no tuvo éxito, queda esperanza para los astrónomos que buscan este agujero negro supermasivo en el futuro. Una vez lanzado, el telescopio espacial James Webb puede revelar la presencia de un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia o uno de los grupos de estrellas. Si Webb no puede encontrar el agujero negro, entonces la mejor explicación es que el agujero negro se ha alejado bastante del centro de la galaxia.