En septiembre de 2022, unos astrónomos detectaron una estructura desconcertante al lado de una galaxia situada a unos 7500 millones de años-luz de la Tierra; una delgada línea de estrellas que se extendía a lo largo de más de 202 000 años-luz apuntaba directamente en dirección opuesta al centro de la galaxia. Su borde frontal era un punto sin resolver, sin estrellas detectables, que se alejaba a casi mil kilómetros por segundo. Los científicos que hicieron el descubrimiento interpretaron este inusual conjunto de rasgos como la huella delatadora del paso de un agujero negro supermasivo a través del espacio intergaláctico, procedente de la galaxia de al lado, y desencadenando la formación de estrellas a su paso al atraer y concentrar gas.
Ahora, un equipo integrado, entre otros, por Tejaswi Venumadhav, de la Universidad de California en Santa Bárbara (UCSB), Estados Unidos, ha presentado su teoría sobre qué fue lo que probablemente ocurrió para que el agujero negro saliera catapultado hacia el exterior de su galaxia.
Todo apunta a que estamos ante el primer caso claro de un tipo de fusiones entre agujeros negros predicho por la Relatividad General.
La fusión de agujeros negros produce fuertes ondas gravitacionales a medida que los objetos masivos deforman el espacio-tiempo al girar en espiral uno hacia el otro. Si los miembros de la pareja tienen masas muy desiguales, estas ondas pueden generar un impulso suficiente para lanzar el agujero negro recién formado y más grande en una trayectoria completamente diferente, como sucede con el retroceso de un cañón disparado.
Los autores de un estudio anterior sobre este agujero negro errante le dieron el nombre de RBH-1 y determinaron que sigue una trayectoria intergaláctica.
Venumadhav y sus colegas retomaron el trabajo donde lo habían dejado sus predecesores, reconstruyendo la historia como peritos de accidentes que analizan una colisión entre automóviles a partir de los restos y de las huellas de los neumáticos. Simularon cientos de miles de pares hipotéticos de agujeros negros, calcularon el efecto de retroceso que cada par habría producido al fusionarse sus miembros y seleccionaron solo aquellos cuya velocidad coincidía con la de RBH-1.
Las simulaciones revelaron que los agujeros negros originales debieron tener masas no muy distintas, con uno de ellos siendo como máximo seis veces más masivo que el otro. Teniendo en cuenta esto, el efecto de retroceso habría alcanzado un máximo de unos 200 kilómetros por segundo, muy por debajo de los mil que habían observado los astrónomos.
Esto demostró que un mecanismo adicional debió intervenir para lograr esa velocidad. Y el único plausible tiene que ver con la velocidad de rotación de los agujeros. En el único escenario plausible de esta clase, ambos agujeros negros debían girar rápidamente. Y sus rotaciones debían estar desalineadas.
Los autores del nuevo estudio calcularon que el más masivo del par debía girar a una velocidad de entre el 70 y el 75 por ciento de la máxima permitida por la relatividad general, y su rotación debía estar inclinada y con precesión como una peonza cuyo eje de rotación va oscilando.
La relatividad general predice que entre el 5% y el 10% de estas fusiones entre agujeros negros deberían dar al agujero resultante un impulso enorme, pero esta es la primera vez que los científicos han visto un objeto que cumple claramente esta predicción.
El estudio se titula “Progenitor of the Recoiling Supermassive Black Hole RBH-1 Identified Using HST and JWST Imaging”. Y se ha publicado en la revista académica Physical Review Letters.
