De las innumerables galaxias que hemos visto en el cielo nocturno, NGC 6240 siempre se ha destacado por su forma peculiar y su inusual brillo infrarrojo. Se pensó que era el resultado del choque de dos galaxias, hasta ahora.
Todo el camino de regreso en 1983, los astrónomos informaron evidencia de un doble núcleo activo: dos supermasivos activos agujeros negros en el centro de NGC 6240. Ahora, por primera vez, los investigadores han encontrado evidencia de un tercer supermasivo calabozo.
Este nuevo hallazgo sugiere que no dos, sino tres galaxias están en proceso de fusión, cada una de las cuales trae su propio núcleo galáctico de agujero negro supermasivo a la fiesta.
"A través de nuestras observaciones con una resolución espacial extremadamente alta" explicó el astrofísico Wolfram Kollatschny de la Universidad de Gotinga en Alemania, "pudimos demostrar que el sistema de galaxias interactivas NGC 6240 alberga no dos, como se suponía anteriormente, sino tres agujeros negros supermasivos en su centro".
Desde 1983, se han realizado numerosos estudios de la galaxia, lo que confirma el hallazgo de dos núcleos galácticos activos en el corazón de NGC 6240, que se encuentra a 300 millones de años luz de distancia mientras el fotón vuela.
Sin embargo, debido a que los agujeros negros supermasivos están tan juntos, exactamente dónde están dentro del centro brillante ha permanecido esquivo.
Kollatschny y su equipo utilizaron el MUSA Espectrógrafo 3D montado en el Telescopio Muy Grande de ocho metros del Observatorio Europeo Austral en Chile para tomar observaciones espectroscópicas de alta resolución de la galaxia.
Estas imágenes revelaron tres nodos en el centro de NGC 6240: un componente del norte y dos del sur. Sin embargo, el nuevo hallazgo no significa que la investigación previa estaba equivocada; La nueva evidencia sugiere que solo dos de los agujeros negros están acumulando materia activamente, y el tercero está inactivo.
Cada uno de los agujeros negros supermasivos registra más de 90 millones de veces la masa del Sol (el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, Sagitario A *, tiene 4 millones de masas solares). Los tres están encerrados en una órbita en un área de menos de 1 kiloparsec de diámetro (3,260 años luz), lentamente en espiral hacia adentro uno hacia el otro. Y los dos agujeros negros del sur están separados por una distancia de solo 198 parsecs (645 años luz).
(Kollatschny et al., A&A, 2019)
"Hasta ahora, tal concentración de tres agujeros negros supermasivos nunca se ha descubierto en el Universo". dijo el astrofísico Peter Weilbacher del Instituto Leibniz de Astrofísica Potsdam en Alemania.
"El presente caso proporciona evidencia de un proceso de fusión simultánea de tres galaxias junto con sus agujeros negros centrales".
A principios de este año se descubrió otra triple fusión, con tres agujeros negros supermasivos en el proceso de inspiración en el centro de una galaxia llamada SDSS J084905.51 + 111447.2; pero ese sistema tenía separaciones entre cada par de agujeros negros de alrededor de 10 kiloparsecs.
El hecho de que los agujeros negros en el centro de NGC 6240 estén más cerca uno del otro significa que NGC 6240 se encuentra en una etapa posterior de su fusión, un proceso que lleva más de mil millones de años. Esta etapa más avanzada también significa que la galaxia está más cerca de lo que se conoce como problema final de parsec.
Como hemos informado anteriormente, según el modelo teórico, los agujeros negros de dos galaxias fusionadas se unen inexorablemente, transfiriendo su energía orbital al gas y las estrellas a su alrededor, y orbitando en una espiral cada vez más apretada.
Sabemos que los pares de agujeros negros de masa estelar eventualmente se unirán y formarán un solo objeto. Con los agujeros negros supermasivos, hay un problema teórico.
A medida que su órbita se reduce, también lo hace la región del espacio a la que pueden transferir energía. En el momento en que están separados por un parsec (alrededor de 3.2 años luz), en teoría, esta región del espacio ya no es lo suficientemente grande como para soportar una mayor descomposición orbital, por lo que permanecen en una órbita binaria estable, potencialmente durante miles de millones de años. Este equilibrio se conoce como el "problema final de parsec".
Las fusiones triples podrían ser una solución a este problema, ya que el tercer agujero negro podría proporcionar la patada extra que los objetos necesitan para cerrar esa brecha final.
Por supuesto, los agujeros negros en el centro de NGC 6240 no se acercarán a ese análisis final en el corto plazo; podría tomar otros mil millones de años o dos, y quién sabe si la humanidad estará en ese punto.
Pero se espera que los agujeros negros produzcan ondas gravitacionales. Todavía no podemos detectarlos, pero al estudiar sistemas como estos, podemos ser capaces de descubrir cómo detectarlos con futuros instrumentos y descubrir qué sucede en ese último análisis.
La investigación ha sido publicada en Astronomía y astrofísica.