El universo está lleno de cúmulos de galaxias, pero Abell 2261 es único en su tipo. En la galaxia ubicada en el centro de este cúmulo debería haber un agujero negro supermasivo, pero los científicos no han encontrado rastro de dicho fenómeno.
Una nueva investigación sólo ha hecho la ausencia más confusa: si el agujero negro desapareció, debió haber dejado rastro de su travesía. La cuestión es que no hay evidencia de material circundante en el centro de la galaxia. Pero esto también significa que se puede limitar las posibilidades de lo que está haciendo el agujero negro, si está allí, evadiendo los detectores humanos.
Los cúmulos de galaxias son las estructuras unidas gravitacionalmente más grandes conocidas en el universo. Normalmente, son grupos de cientos o miles de galaxias unidas, con una galaxia enorme e inusualmente brillante en o cerca al centro, conocida como la galaxia más brillante del cúmulo (BCG por sus siglas en inglés).
Pero incluso entre las BCG, la de Abell 2261, nombrada A2261-BCG y ubicada a 2700 millones de años luz de la Tierra, destaca por encima de otras. Mide casi un millón de años luz de ancho, diez veces el tamaño de la Vía Láctea y tiene un núcleo enorme, que mide 10,000 años luz de ancho, lo que lo convierte en el núcleo galáctico más grande jamás visto.
Según la masa de la galaxia, que se correlaciona con el tamaño del agujero negro, debería haber una bestia absoluta de un agujero negro en el núcleo, entre 3 y 100 mil millones de veces la masa del Sol, lo que podría convertirlo en uno de los más grandes conocidos agujeros negros (el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea tiene 4 millones de masas solares).
Pero en lugar de contener la radiación que cabría esperar de un agujero negro supermasivo activo cuando se agita y sobrecalienta el material a su alrededor, el núcleo de A2261-BCG está lleno de una niebla difusa de luz brillante de las estrellas. Varios instrumentos, incluido el Observatorio de rayos X Chandra, el Very Large Array y el Telescopio espacial Hubble, no han podido encontrar ningún indicio de un agujero negro en el centro de A2261-BCG.
Ahora, un equipo de astrónomos dirigido por Kayhan Gultekin de la Universidad de Michigan en Ann Arbor ha regresado a Chandra para realizar un conjunto de observaciones más profundas, basadas en la hipótesis de que el agujero negro supermasivo fue expulsado.
No es una idea tan descabellada. Se espera que los BCG crezcan cuando se fusionen con otras galaxias. Cuando esto sucede, los agujeros negros supermasivos en el centro de esas galaxias fusionadas también se fusionarían, girando lentamente en espiral entre sí antes de unirse para convertirse en un agujero negro más grande.
Ahora sabemos, gracias a la astronomía de ondas gravitacionales, que la fusión de los agujeros negros supermasivos envían ondas gravitacionales a través del espacio-tiempo. Es posible que, si las ondas gravitacionales fueran más fuertes en una dirección, entonces el retroceso gravitacional podría patear el agujero negro fusionado en la dirección opuesta.
Sería asombroso encontrar pruebas de esto. En primer lugar, aún no se ha detectado el retroceso de la fusión de agujeros negros, lo que significa que todavía es hipotético. Pero tampoco sabemos si los agujeros negros supermasivos realmente pueden fusionarse entre sí.
Según las simulaciones numéricas de fusiones de agujeros negros supermasivos, no pueden. Eso es porque a medida que su órbita se contrae, también lo hace la región del espacio a la que pueden transferir energía. En el momento en que los agujeros negros están separados por un pársec (alrededor de 3,2 años luz), teóricamente esta región del espacio ya no es lo suficientemente grande para soportar una mayor desintegración orbital, por lo que permanecen en una órbita binaria estable, potencialmente durante miles de millones de años. A esto se le llama el problema de parsec final.
Ha habido varias pistas que sugieren que tal fusión pudo haber tenido lugar en el corazón de A2261-BCG. Para empezar, está el tamaño del núcleo. En 2012, los científicos sugirieron que dos agujeros negros fusionados podrían haber expulsado un montón de estrellas del núcleo, hinchando la región. Esto también explicaría por qué la concentración más densa de estrellas se encontraba a 2.000 años luz del núcleo.
En 2017, los científicos buscaron una concentración de estrellas de alta densidad que hubieran quedado atrapadas en la gravedad de un objeto tan masivo como el agujero negro supermasivo fusionado cuando salía del centro galáctico. De los tres grupos, se descartaron dos y el tercero no fue concluyente.
Entonces, Gultekin y su equipo usaron Chandra para ver más de cerca el centro de A2261-BCG y lo combinaron con datos de archivo para buscar un nivel bajo de actividad de agujero negro supermasivo. La emisión de radio había demostrado previamente que la última actividad de un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia tuvo lugar hace unos 48 millones de años, por lo que el equipo también tuvo mucho cuidado de sondear esa región. También observaron concentraciones estelares alrededor del núcleo galáctico.
Lo que sí encontró el equipo es que la densidad del gas caliente disminuye a medida que se acerca al centro; por lo que la mayor densidad de gas no está en el medio del núcleo, sino a su alrededor. Pero ninguno de los sitios que examinaron mostró ninguna evidencia de la radiación X asociada con la actividad del agujero negro.
Dado que los agujeros negros no emiten radiación detectable por sí mismos, y por lo general solo podemos detectarlos cuando se alimentan, es posible que haya un agujero negro en el centro de A2261-BCG. Si lo hay, está inactivo o está acumulando materia demasiado lentamente para que nuestros instrumentos actuales lo detecten.
La otra explicación es que el agujero negro ha sido pateado mucho más lejos de lo que estábamos buscando. Instrumentos más sensibles en el futuro podrían ayudar a responder esta fascinante pregunta.
Fuente: Science Alert.
