Los científicos creen que un agujero negro supermasivo acecha en el centro de prácticamente todas las galaxias del universo, con una masa que es millones o miles de millones de veces la del Sol y cuya inmensa fuerza de gravedad es responsable de mantener unidas a todas las estrellas. Sin embargo, el corazón del cúmulo de galaxias Abell 2261, ubicado a unos 2.7 millones de años luz de la Tierra, parece romper la teoría. Allí, las reglas de la astrofísica indican que debería haber un enorme monstruo de entre 3,000 y 100,000 millones de masas solares, comparable al peso de algunas de las más grandes conocidas. Sin embargo, por mucho que los investigadores busquen incesantemente, no hay forma de encontrarlo. Las últimas observaciones con el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el Telescopio Espacial Hubble solo ahondan en el misterio.
Utilizando los datos de Chandra obtenidos en 1999 y 2004, los astrónomos ya habían buscado en el centro de Abell 2,261 signos de un agujero negro supermasivo. Buscaban material que se había sobrecalentado al caer en el agujero negro y producía rayos X, pero no detectaron esa fuente.
Expulsado tras una fusión
Ahora, con observaciones nuevas y más extensas de Chandra obtenidas en 2018, un equipo dirigido por Kayhan Gultekin de la Universidad de Michigan realizó una búsqueda más profunda del agujero negro en el centro de la galaxia. También consideraron una explicación alternativa, en la que el agujero negro fue expulsado después de la fusión de dos galaxias, cada una con su propio agujero, para formar la galaxia observada.
Cuando los agujeros negros se fusionan, producen ondas en el espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales. Si la gran cantidad de ondas gravitacionales generadas por tal evento fueran más fuertes en una dirección que en otra, la teoría predice que el nuevo agujero negro, aún más masivo, se habría enviado a toda velocidad desde el centro de la galaxia en la dirección opuesta. Esto se llama agujero negro en retroceso.
Los astrónomos no han encontrado evidencia definitiva de retroceso del agujero negro, y no se sabe si los supermasivos se acercan lo suficiente entre sí para producir ondas gravitacionales y fusionarse. Hasta ahora, solo han verificado las fusiones de objetos mucho más pequeños. Encontrar uno más grande que retroceda alentaría a los científicos a buscar ondas gravitacionales provenientes de la fusión de agujeros negros supermasivos.
Señales indirectas
Los científicos creen que esto podría haber ocurrido en el centro de Abell 2261 por dos signos indirectos. Primero, los datos de las observaciones ópticas del Hubble y el telescopio Subaru revelan un núcleo galáctico, la región central donde el número de estrellas en la galaxia tiene un valor máximo, mucho mayor de lo esperado, para una galaxia de su tamaño. La segunda señal es que la concentración más densa de estrellas en la galaxia está a más de 2,000 años luz del centro, sorprendentemente distante.
Durante una fusión, el agujero negro supermasivo de cada galaxia se hunde hacia el centro de la galaxia recién fusionada. Si se mantienen unidos por la gravedad y su órbita comienza a encogerse, se espera que los agujeros negros interactúen con las estrellas circundantes y las expulsen del centro de la galaxia. Esto explicaría el gran núcleo de Abell 2261.
La concentración descentrada de estrellas también puede haber sido causada por un evento violento como la fusión de dos agujeros negros supermasivos y el posterior retroceso de un solo agujero negro más grande.
Sin rastro en las estrellas
Aunque hay indicios de que ocurrió una fusión de agujeros negros, ni los datos de Chandra ni de Hubble mostraron evidencia del agujero negro en sí. Los investigadores habían utilizado previamente el Hubble para buscar un grupo de estrellas que podrían haber sido arrastradas por un agujero negro en retroceso. Estudiaron tres cúmulos cerca del centro de la galaxia y examinaron si los movimientos de las estrellas en estos cúmulos son lo suficientemente altos como para sugerir que contienen un agujero negro de 10 millones de masas solares. No se encontró evidencia clara de un agujero negro en dos de los grupos y las estrellas en el otro eran demasiado débiles para producir conclusiones útiles.
También estudiaron previamente las observaciones de Abell 2261 con Karl G. Jansky Very Large Array de NSF. La emisión de radio detectada cerca del centro de la galaxia sugirió que la actividad de un agujero negro supermasivo había ocurrido allí hace 50 millones de años, pero eso no indica que el centro de la galaxia contenga actualmente tal agujero negro.
Luego se dirigieron a Chandra para buscar material que se había sobrecalentado y producido rayos X al caer en el agujero negro. Si bien los datos revelaron que el gas caliente más denso no estaba en el centro de la galaxia, no se mostró ni en el centro del cúmulo ni en ninguno de los cúmulos de estrellas. Los autores concluyeron que o no hay un agujero negro en ninguno de estos lugares o que está atrayendo material demasiado lentamente para producir una señal de rayos X detectable.
El misterio de la ubicación de este gigantesco agujero negro continúa. Aunque la búsqueda no tuvo éxito, los astrónomos esperan que el telescopio espacial James Webb pueda revelar su presencia. Si Webb no puede encontrarlo, entonces la mejor explicación es que el agujero negro se ha alejado lo suficiente del centro de la galaxia.
