En las profundidades del espacio a 3.500 millones de años luz de distancia, dos supermasivos agujeros negros están encerrados en una de las danzas orbitales más extremas del Universo. Su espiral de muerte desenfrenada y algo errática se ha documentado durante décadas.
Con nuevas observaciones, los astrónomos han caracterizado la forma en que giran alrededor del otro en el centro de una galaxia llamada OJ 287. A su vez, esa caracterización ha ayudado a refinar nuestra comprensión de si los agujeros negros son 'peludos', un enigma que ha desconcertado a los cosmólogos durante décadas.
OJ 287 no es una galaxia ordinaria. Es un blazar, con un núcleo galáctico activo altamente variable y un chorro relativista que irradia a la Tierra. Durante más de un siglo, se ha documentado escupiendo destellos deslumbrantes de radiación a intervalos semi regular es.
En esencia, el OJ 287 es aún más intenso que la mayoría de los núcleos galácticos. No tiene uno pero dos agujeros negros supermasivos, y son chonkers.
El más pequeño de los dos alimentaría un núcleo galáctico muy respetable por derecho propio, llegando a 150 millones de veces la masa del Sol. Nuestra propia Vía Láctea supermasiva calabozo son 4 millones de masas solares.
El más grande de los dos es uno de los agujeros negros más masivos que hemos visto. Inclina las escalas cósmicas a 18 mil millones de masas solares.
(NASA / JPL-Caltech / R. Daño / IPAC
Este agujero negro más grande está rodeado por un enorme disco de acreción de polvo y gas que gira a su alrededor como el agua que rodea un desagüe y cae constantemente sobre el objeto. Si bien esto crea radiación, no es responsable por sí solo de las erupciones gigantes.
Usted ve, los dos agujeros negros están en una órbita de 12 años, pero el más pequeño de los dos no está orientado con el plano del disco de acreción. Está en una posición muy inclinada, muy elíptica, precesión orbita. Esto significa que, dos veces cada órbita (12 años), el agujero negro más pequeño atraviesa el disco de acreción, provocando una llamarada gigantesca.
Debido a que su órbita es tan irregular, el momento de estas erupciones es algo diferente en cada órbita: las dos erupciones pueden ocurrir con una década de diferencia o un año.
Sin embargo, debido a que los datos de observación se han recopilado desde finales del siglo XIX, los astrónomos han podido modelar esta órbita y han predicho con precisión las dos erupciones más recientes. Uno de ellos ocurrió en diciembre de 2015, y se predijo en tres semanas.
Pero luego, en febrero de 2016, sucedió algo sorprendente. Una colaboración científica global anunció que tenían ondas gravitacionales detectadas
Para la mayoría de los objetos, estas ondas son insignificantes. Pero orbitar agujeros negros supermasivos debería producir ondas que son tan fuertes que podemos detectar la influencia de esas ondas en sus órbitas y el momento de las erupciones.
Observando y estudiando ondas gravitacionales permitió a los científicos caracterizar su magnitud e impacto; en 2018, este aspecto se agregó al modelo para el DO 287.
La segunda llamarada, apodada la llamarada de Eddington, después del astrónomo inglés Sir Arthur Eddington, ocurrió el 31 de julio de 2019. Y se pronosticó para el día.
Los cálculos también incluyeron factores que podrían ayudar a evaluar si los agujeros negros podrían describirse como 'peludos'. Sugerido por primera vez en la década de 1960, el "teorema del no cabello" supone que los agujeros negros solo se pueden caracterizar por masa, carga eléctrica y giro. Esto los haría perfectamente simétricos, sin ninguna otra propiedad o 'cabello' que sobresalga de su superficie.
Los agujeros negros son bastante difíciles de explorar, por lo que si tienen o no otras propiedades ha sido una pregunta abierta. Pero una forma de evaluar el cabello es modelar agujeros negros con y sin él, y ver qué modelo se ajusta a los datos de observación.
En el caso del DO 287, el modelo sin pelo refinó aún más el plazo de predicción a solo cuatro horas. Esto sugiere que, si hay cabello, por ahora está más allá de nuestras capacidades de detección.
"La evidencia observacional de la llegada de la llamarada dentro de las 4 horas de la predicción real respalda el papel prominente de incluir efectos de emisión GW con precisión de 2PN mientras se rastrea la órbita del BH secundario. Más importante aún, nuestras observaciones de Spitzer limitan el célebre teorema del cabello". los investigadores escribieron en su artículo.
"Estas observaciones están preparando el escenario para campañas de observación que emplean las capacidades de imágenes de alta resolución sin precedentes del Event Horizon Telescope, en combinación con Global Millimeter VLBI Array y la misión espacial VLBI RadioAstron, para resolver espacialmente el sistema BBH en OJ 287". "
La investigación ha sido publicada en Las cartas del diario astrofísico.