Un agujero negro hasta ahora tranquilo «estalla» de forma repentina

Un agujero negro hasta ahora tranquilo, situado en el centro de una galaxia a unos 800 millones de años luz de distancia, ha entrado en erupción repentinamente, emitiendo penachos de gas cada 8,3 días antes de volver a su estado normal.

Este «hipo periódico» es un comportamiento nuevo que no se había observado hasta ahora, según los investigadores, que creen que la explicación más probable se deba a un segundo agujero negro más pequeño que gira alrededor del central, impactando repetidamente su disco de gas. Esto provocaría la expulsión de material del disco de gas del agujero negro más grande cada 8,3 días.

Los hallazgos de esta «pareja de baile» se publican en la revista Science Advances y cuestionan la imagen convencional de los discos de acreción -estructura giratoria de materia alrededor del agujero negro-, que se había asumido como discos relativamente uniformes de gas.

Según los resultados, su contenido puede ser más variado, posiblemente incluyendo otros agujeros negros e, incluso, estrellas enteras, señala un comunicado del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT), que participa en la investigación junto a centros de la República Checa, Italia o Gran Bretaña.

Estallido de luz en 2020

Los hallazgos surgieron de una detección automatizada realizada por ASAS-SN, una red de 20 telescopios robóticos situados en diversos lugares de los hemisferios norte y sur, que vigila el cielo una vez al día en busca de señales de supernovas y otros fenómenos transitorios.

En diciembre de 2020, detectaron un estallido de luz en una galaxia situada a unos 800 millones de años luz, en una parte del cielo que había estado relativamente tranquila y oscura hasta entonces.

Los investigadores decidieron entonces enfocar la explosión con el Nicer de la NASA, un telescopio a bordo de la Estación Espacial Internacional que vigila continuamente el cielo en busca de estallidos de rayos X que puedan indicar actividad de estrellas de neutrones, agujeros negros y otros fenómenos gravitatorios extremos.

Este duró unos cuatro meses antes de apagarse y durante ese tiempo el Nicer realizó mediciones diarias de las emisiones de rayos X de la galaxia. Al examinar los datos, el equipo observó una curiosa pauta: sutiles caídas, en una banda muy estrecha de rayos X, que parecían reaparecer cada 8,5 días.

Golpes periódicos

Mientras el equipo del MIT buscaba una explicación, uno de sus científicos, Dheeraj R. Pasham, se topó con un artículo de unos físicos teóricos de la República Checa, quienes habían deducido que, en teoría, sería posible que un agujero negro supermasivo central de una galaxia albergara un segundo agujero mucho más pequeño.

Ese más pequeño podría orbitar en ángulo respecto al disco de acreción de su compañero mayor y mientras lo hace impactaría periódicamente el disco del agujero negro primario; en el proceso se liberaría una columna de gas.

Potentes campos magnéticos, al norte y al sur del agujero negro, podrían lanzar el penacho hacia arriba y fuera del disco. Cada vez que el agujero negro más pequeño «golpeara» el disco, expulsaría otra columna, siguiendo un patrón regular y periódico.

Al leer el artículo, Pasham se puso en contacto con el equipo checo para comprobarlo juntos: el estallido observado era probablemente la señal de un segundo agujero negro más pequeño, en órbita alrededor de uno supermasivo central, que impactaba periódicamente su disco.

Los científicos sospechan, además, que un tercer objeto -probablemente una estrella cercana- se aproximó demasiado al sistema y fue despedazado por la inmensa gravedad del agujero negro supermasivo, un suceso que se llama «disrupción de marea». La repentina afluencia de material estelar iluminó el disco de acreción del agujero negro mientras los restos de la estrella se arremolinaban en su interior.

Durante cuatro meses, el agujero negro se dio «un festín» con los restos estelares mientras el segundo agujero negro seguía orbitando. Al atravesar el disco, expulsó un penacho mucho mayor de lo normal, que salió despedido en línea recta hacia el telescopio Nicer.

Tras numerosas simulaciones, la explicación más probable es un nuevo tipo de sistema 'David-Goliat': un diminuto agujero negro de masa intermedia que gira alrededor de uno supermasivo.