Revelan la singular reacción de los agujeros negros supermasivos durante fusiones de galaxias

Los más recientes hallazgos del Observatorio Nacional de Radioastronomía han transformado la comprensión acerca del comportamiento de los agujeros negros supermasivos durante las fusiones de galaxias.

Un equipo internacional de astrónomos dirigido por Makoto A. Johnstone, candidato a doctorado en la Universidad de Virginia, junto con la coordinación de Ezequiel Treister como investigador principal del proyecto, empleó el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para analizar siete fusiones de galaxias cercanas que albergan agujeros negros supermasivos separados por apenas unos miles de años luz, lo que permitió un estudio detallado de estos fenómenos.

Las observaciones de ALMA indicaron que, cuando dos grandes galaxias ricas en gas se fusionan, fuerzas gravitacionales extraordinarias canalizan enormes cantidades de gas molecular frío hasta los centros de ambos sistemas, donde residen estos agujeros negros.

Este proceso, de duración breve y caracterizado por una notable turbulencia, puede activar uno o ambos agujeros negros como núcleos galácticos activos (AGN), convirtiéndolos en algunos de los objetos más energéticos del universo. Sin embargo, como detalló el Observatorio Nacional de Radioastronomía, no todas las fusiones exhiben dos agujeros negros en actividad: algunas sólo muestran uno activo, mientras que en otras ninguno manifiesta señales de alimentación.

Por medio de las capacidades únicas de ALMA, los científicos detectaron densas y caóticas nubes de gas en torno a muchos agujeros negros supermasivos, lo que demuestra que las fusiones son altamente eficaces para depositar material propicio para el crecimiento justo en sus inmediaciones. No obstante, el análisis del brillo de estos objetos —utilizado como referencia de su velocidad de alimentación— no arrojó una correspondencia directa con la cantidad de gas disponible.

Incluso cuando hay depósitos abundantes, la mayoría de los agujeros negros parecen limitarse a “mordisquear” el gas en vez de consumirlo activamente, reflejando un patrón de alimentación selectiva y un crecimiento ineficiente, marcado por una gran variabilidad en escalas de tiempo cortas.

Johnstone explicó que “la ineficiencia del crecimiento observado de agujeros negros supermasivos, incluso con densos depósitos de gas molecular, plantea interrogantes sobre las condiciones físicas necesarias para desencadenar estos episodios de crecimiento”. Además, subrayó que, aunque las fusiones ocurren en entornos extremos y polvorientos, la actividad de los AGN tiende a ser muy variable y episódica. Esto ayudaría a entender por qué es poco habitual registrar dos agujeros negros activos de manera simultánea durante estos eventos cósmicos.

En el análisis comparativo de sistemas con núcleos galácticos activos duales y aquellos con solo un AGN activo, el equipo observó que, en ocasiones, el agujero negro “inactivo” parecía carecer realmente de material frío, pero en otras, a pesar de la presencia de gas, permanecía sin alimentarse, posiblemente porque fue observado durante un periodo de inactividad temporal.

Treister, coautor del estudio y responsable principal de la investigación, destacó la relevancia de estos resultados al señalar para el Observatorio Nacional de Radioastronomía: “Estas observaciones únicas de ALMA muestran cómo los agujeros negros se alimentan activamente durante una importante fusión de galaxias, un evento que sospechamos firmemente que es crucial para establecer la conexión observada entre el crecimiento de los agujeros negros y la evolución de las galaxias. Es solo ahora, gracias a las capacidades únicas y revolucionarias de ALMA, que este estudio es factible”.

Entre los hallazgos adicionales, el equipo científico identificó que muchos de los agujeros negros activos se encuentran ligeramente descentrados respecto a sus discos de gas principales en rotación. Esto podría indicar la existencia de intensas interacciones gravitacionales capaces de desplazar a estos objetos durante las colisiones galácticas. Por otra parte, elementos como la presencia de polvo y los elevados niveles de turbulencia local parecen ejercer influencia clave en la activación o inactividad de los agujeros negros.

En conjunto, los estudios encabezados por el Observatorio Nacional de Radioastronomía reflejan que la simple abundancia de gas no basta para encender de inmediato a dos agujeros negros supermasivos durante una fusión galáctica. El momento preciso, la dinámica interna del gas y la presencia de polvo resultan igual de determinantes para que ambos puedan activarse.