Dos agujeros negros separados por 570 años luz conviven en una galaxia del universo temprano

Astrónomos han identificado dos agujeros negros supermasivos activos separados por apenas 175 pársecs (570 años luz) en una galaxia observada cuando el universo tenía unos 2.000 millones de años. El sistema, denominado MG B2016+112, se encuentra a un corrimiento al rojo de 3,273 y es el par de núcleos galácticos activos (AGN) más compacto conocido a esa distancia. El estudio, liderado por Jianghao Huyan y Júlia M. Sisk-Reynés, fue publicado el 25 de septiembre en el servidor de preimpresión arXiv.

MG B2016+112: una galaxia lentificada en tres imágenes

El sistema MG B2016+112 es una galaxia activa con emisión en radio que, gracias a la lente gravitacional que ejerce una galaxia más cercana interpuesta, aparece deformada en tres imágenes distintas: A, B y C. Este efecto ocurre cuando la gravedad de un objeto masivo curva el espacio-tiempo de tal manera que la luz del objeto de fondo se dobla y se amplifica, produciendo múltiples imágenes o arcos. La lente gravitacional permite reconstruir la fuente original y analizarla con un nivel de detalle que de otro modo sería inaccesible.

Estudios anteriores en radio y rayos X ya habían apuntado a la existencia de dos agujeros negros distintos en ese sistema, separados unos 175 pársecs. El nuevo trabajo realizó una verificación independiente utilizando espectros ópticos con resolución espacial de las tres imágenes lentificadas, a partir de datos del instrumento VLT/MUSE obtenidos en 2018 y disponibles en archivos públicos.

La imagen C delata una fuente ionizante distinta

El equipo extrajo información espectral de cada una de las tres imágenes y aplicó correcciones para eliminar la absorción del gas de la Vía Láctea, enmascarando además la absorción producida por el gas próximo al cuásar. Midieron la intensidad de varias líneas de emisión del hidrógeno, nitrógeno, carbono y helio.

La mayor parte de las líneas presentaba demasiada absorción para comparar sus cocientes, pero una de las razones espectrales funcionó. Los valores coincidieron para las imágenes A y B, mientras que la imagen C arrojó un resultado notablemente inferior.

«Esto proporciona evidencia espectroscópica sólida de que C está asociada con una fuente ionizante distinta de la que produce A y B», escribe el equipo en el artículo.

A continuación estimaron las masas de ambos agujeros negros a partir de la anchura de la línea C IV. El agujero negro asociado a las imágenes A y B tiene una masa estimada de al menos 20 a 23 millones de masas solares; el asociado a C alcanza al menos 15 millones de masas solares. Las masas similares encajan con la hipótesis de una fusión mayor entre dos galaxias de tamaño comparable, cada una aportando su propio agujero negro central.

Tasas de acreción dispares cuestionan los modelos de simulación

El equipo calculó también los límites superiores en las tasas de alimentación de ambos agujeros negros. Las estimaciones para A y B se sitúan en torno al 47% y el 51% del máximo posible, respectivamente. La tasa para C es de solo el 4%.

Este contraste apoya el escenario de dos agujeros negros separados, pero choca con las simulaciones que predicen que el agujero negro menos masivo de un par se alimenta más rápidamente. En MG B2016+112, el componente de menor masa —el asociado a C— es precisamente el que acreta con menos intensidad. Los autores advierten, no obstante, que la tasa de C podría estar afectada por incertidumbres en la magnificación, ya que el valor utilizado es un promedio y puede no ser preciso.

El artículo, publicado bajo la referencia DOI 10.48550/arxiv.2609.31826, concluye que MG B2016+112 representa el AGN doble confirmado con menor separación identificado hasta la fecha a tan alto corrimiento al rojo. El equipo propone observaciones en el infrarrojo cercano para verificar las masas de forma independiente.

Fuente: phys.org