Descubrimiento del año: encuentran por primera vez dos agujeros negros activos en la misma galaxia

Durante décadas, los estudios astrofísicos han demostrado que los agujeros negros activos y supermasivos residen en los centros de la mayoría de las galaxias conocidas. Esa idea, sustentada en cientos de observaciones, consolidó una estrategia de búsqueda centrada en los núcleos galácticos.

Sin embargo, una anomalía observada el 25 de agosto de 2024 por el telescopio Zwicky Transient Facility (ZTF) desafió este enfoque. La señal, bautizada como AT2024tvd, no coincidía con el centro galáctico. El análisis posterior reveló que procedía de una región desplazada, ubicada a 0,8 kilopársecs (unos 2.600 años luz) del núcleo.

¿Por qué es tan inusual encontrar dos agujeros negros activos en la misma galaxia?

Para dar un poco de contexto, la peculiaridad de este caso no reside únicamente en la ubicación del fenómeno, sino en el hecho de que dos agujeros negros activos están operando al mismo tiempo en una misma galaxia.

Por un lado, el agujero negro central, con una masa superior a los 10 millones de soles, continúa absorbiendo gas como cualquier núcleo galáctico activo. Por otro, un segundo agujero negro, de aproximadamente un millón de masas solares, destruyó una estrella que cruzó su trayectoria.

Esta detección corresponde a un evento de disrupción por marea (TDE, por sus siglas en inglés), donde una estrella es desgarrada por la gravedad de un agujero negro. Lo singular es que este TDE se produjo fuera del núcleo central.

Este fenómeno es el primero en ser identificado ópticamente fuera del centro de una galaxia. La confirmación llegó gracias a observaciones con telescopios como Hubble, Chandra y el radiotelescopio VLA.

Todos los registros indicaron una fuente emisora de luz no centrada, acompañada de emisión en rayos X y radiofrecuencia. La espectroscopía, además, mostró líneas anchas de hidrógeno, características típicas de un TDE.

¿Cómo se localizó al segundo agujero negro desplazado?

El ZTF ha identificado más de 100 TDEs desde 2018. Todos ellos, hasta ahora, se encontraban en núcleos galácticos. El evento AT2024tvd escapó a los filtros automáticos por una razón: su señal estaba alejada del centro, por lo que no cumplía los criterios predeterminados.

Una vez aislada la anomalía, se utilizaron imágenes de alta resolución del Hubble. Estas mostraron una separación angular de 0,914 ± 0,010 arcosegundos respecto al núcleo, lo que confirma la localización fuera del centro.

Además, el análisis multibanda reveló una evolución constante del brillo en el rango ultravioleta, descartando que se tratara de una supernova u otro tipo de explosión estelar. La constancia en el ultravioleta es una firma inequívoca de un TDE. Así se descartó cualquier interpretación alternativa.

¿De dónde creen los científicos que originó el segundo agujero negro?

Los investigadores plantean dos posibilidades para explicar la presencia del segundo agujero negro:

• Fusión galáctica pasada: el agujero negro habría pertenecido al núcleo de una pequeña galaxia absorbida en una colisión anterior. Habría quedado orbitando dentro del bulbo de la galaxia anfitriona sin alcanzar aún su núcleo.
• Sistema triple desestabilizado: el agujero negro sería el resultado de una interacción caótica entre tres cuerpos masivos. Una de estas «patadas gravitacionales» lo habría desviado de su posición original.

A pesar de que las imágenes actuales no muestran señales de una fusión reciente, no se descarta que haya ocurrido hace miles de millones de años o que sus restos sean poco visibles. También es posible que, en el futuro, este agujero negro errante acabe fusionándose con el del núcleo.

¿Pueden convivir dos agujeros negros activos en la misma galaxia?

Ambos agujeros negros activos están absorbiendo materia simultáneamente. El central mantiene su actividad mediante el gas circundante, mientras que el periférico se encuentra en plena fase de digestión estelar tras el TDE. Esta coincidencia ofrece una oportunidad para estudiar la evolución de sistemas con múltiples objetos compactos.

La existencia de este tipo de configuraciones también genera expectativas sobre futuras fusiones de agujeros negros supermasivos. Estos eventos pueden emitir ondas gravitacionales detectables por instrumentos como LISA (Laser Interferometer Space Antenna), una misión espacial prevista para los próximos años.

Dado este marco, detectar un TDE fuera del núcleo modifica las estrategias de búsqueda. Hasta ahora, se asumía que los agujeros negros activos solo podían encontrarse en centros galácticos.

No obstante, la evidencia de AT2024tvd sugiere que hay más objetos de este tipo, ocultos en posiciones desplazadas y no registrados por los algoritmos actuales.