A unos 9 mil millones de años luz del universo, dos gigantescos agujeros negros se orbitan entre sí, y de formas bastante siniestras. Es un baile que no durará para siempre. En unos 10.000 años, la pareja chocará. Se fusionarán en un solo abismo ensordecedor con una fuerza lo suficientemente inmensa como para deformar el tejido del espacio y el tiempo con una erupción de ondas.

Cada vacío supermasivo es tan inmenso que nuestras mentes apenas pueden comprender su peso y alcance. Tienen cientos de millones de veces la masa de nuestro sol, pero bastante juntos en una escala cósmica relativa, separados por unas 50 veces la distancia entre la Tierra y Plutón. Por contexto, un agujero negro simplemente la mitad del tamaño de una pelota de golf tendría una masa equivalente a la totalidad de nuestro planeta.

Miércoles, en The Astrophysical Journal Letters, los investigadores han publicado un estudio sobre Waltz Chasms, llamando a este sistema el segundo candidato conocido para fusiones inminentes de agujeros negros supermasivos jamás encontrado. Y tal como parece, el espectáculo del agujero negro viene con una crónica igualmente dramática del descubrimiento.

En 2008, el coautor del estudio Tony Readhead, astrónomo del Instituto de Tecnología de California, y sus colegas comenzaron a escanear los cielos en busca de galaxias con agujeros negros activos en sus núcleos. Específicamente, buscaron vacíos con chorros centrales que escupen corrientes de materia a velocidades increíbles cercanas a la velocidad de la luz, inundando así el universo con luminiscencia.

Por lo general, estos centros de energía galácticos se denominan cuásares, pero el objetivo de Readhead era encontrar una subclase de cuásar llamada blazar. En resumen, los chorros de blazar apuntan directamente a la Tierra. Durante años, Readhead ha monitoreado con éxito alrededor de 1000 de estos enormes haces. Luego, en 2020, algo extraño se reveló. Un chorro de agujero negro denominado PKS 2131-021 se destacó porque exhibió una peculiar variación repetitiva en la luz que Readhead llama un patrón sinusoidal. Los patrones sinusoidales se ven esencialmente como ondas en un diagrama que sube y baja. Puedes pensar en ellos como si tuvieran colinas y valles.

Concentrándose en este punto, Readhead verificó hasta dónde llegaba el formulario. Después de analizar datos de radiotelescopios de poderosas máquinas como el Red nacional de radioastronomía de línea de base muy largael equipo encontró el patrón que se remonta a 1981.

Pero debido a un montón de lagunas en la coherencia de la onda sinusoidal, «la historia habría terminado ahí, porque no sabíamos que había datos sobre este objeto hasta 1980». dijo Readhead en un comunicado. «Pero Sandra se hizo cargo de este proyecto en junio de 2021», refiriéndose a la autora principal del nuevo estudio, Sandra O’Neill, estudiante de pregrado en Caltech. «Si no fuera por ella, este gran hallazgo estaría en el estante».

O’Neill encontró que el patrón se extendía hasta los años 70 y mantuvo una consistencia mucho más fuerte en ese momento. en un informedijo O’Neill, «Cuando nos dimos cuenta de que los picos y valles de la curva de luz detectados en tiempos recientes coincidían con los picos y valles vistos entre 1975 y 1983, supimos que algo muy especial estaba sucediendo».

Fue entonces cuando intervino el coautor Roger Blandford, astrofísico de Caltech. Por Readhead, Blandford elaboró ​​un modelo de la onda sinusoidal y descubrió que el patrón se debía al movimiento no de uno sino de ellos agujeros negros, aunque solo uno emana del chorro con un patrón de luz sinusoidal fluctuante. Blandford también ayudó a darse cuenta de que los vacíos supermasivos completan una órbita alrededor de la otra una vez cada dos años, o cinco años después de tener en cuenta la tasa de expansión del universo. «Antes de que Roger llegara allí», dijo Readhead, «nadie se había dado cuenta de que un sistema binario con un jet relativista tendría una curva de luz como esta».

Quizás lo más sorprendente es que el descubrimiento del sistema de agujeros negros binarios de PKS 2131-021 podría ayudar en el estudio de las ondas gravitacionales u ondas en el universo formadas por fuerzas gravitatorias súper fuertes. Discutida por primera vez por Albert Einstein hace un siglo, la existencia de ondas gravitacionales se ha considerado durante mucho tiempo indemostrable porque las ondas son una consecuencia de la relatividad general, que convierte el espacio-tiempo en una especie de tejido tangible y ondulante.

Pero ese escepticismo se disipó en 2016. Científicos del Interferómetro láser Observatorio de ondas gravitacionalestambién conocido como LIGO, conmocionó al mundo al anunciar el detección de tales ondas por primera vez después de la colisión de dos agujeros negros, que, como puedes imaginar, generó una poderosa fuerza gravitacional. Esencialmente, LIGO finalmente probó la fascinante conjetura de Einstein: el espacio-tiempo es un tejido que puede ser ondulado por la gravedad de la misma manera que arrojar una moneda en un lago enviaría ondas a través del agua.

Pero si bien LIGO continúa siendo pionero en el estudio de la deformación del espacio-tiempo, los autores del estudio señalan que su detector no puede detectar ondas causadas por agujeros negros supermasivos como los dos encontrados en PKS 2131-021. LIGO, dicen, logra encontrar ondas producidas por vacíos solo unas decenas de veces la masa de nuestro sol.

Por lo tanto, los científicos necesitan detectar los patrones de onda de luz de onda sinusoidal creados por chorros de agujeros negros para el abismo más grande. «Este trabajo muestra el valor de monitorear con precisión estas fuentes durante muchos años para hacer descubrimientos científicos», dijo Blandford en un comunicado.

Y con razón, Readhead compara la saga de estos enormes agujeros negros con una «buena historia de detectives».