Los astrónomos han descubierto la primera evidencia de agujeros negros gigantes en galaxias enanas en curso de colisión. Este resultado del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA tiene ramificaciones importantes para comprender cómo creció la primera ola de agujeros negros y galaxias en el universo primitivo.
Las colisiones entre los pares de galaxias enanas identificadas en un nuevo estudio han atraído gas hacia los agujeros negros gigantes que cada una contiene, lo que ha provocado que los agujeros negros crezcan. Eventualmente, la probable colisión de los agujeros negros hará que se fusionen en agujeros negros mucho más grandes. Los pares de galaxias también se fusionarán en uno.
Los científicos creen que el universo estaba inundado de pequeñas galaxias, conocidas como «galaxias enanas», varios cientos de millones de años después del Big Bang. La mayoría se fusionó con otras en el volumen más pequeño y abarrotado del universo primitivo, poniendo en marcha la construcción de galaxias cada vez más grandes que ahora se ven alrededor del universo cercano.
Las galaxias enanas, por definición, contienen estrellas con una masa total inferior a unos 3.000 millones de veces la del Sol, en comparación con una masa total de unos 60.000 millones de soles estimada para la Vía Láctea.
Las primeras galaxias enanas son imposibles de observar con la tecnología actual porque son extraordinariamente débiles a grandes distancias. Los astrónomos han podido observar dos en proceso de fusión a distancias mucho más cercanas a la Tierra, pero sin signos de agujeros negros en ambas galaxias.
«Los astrónomos han encontrado muchos ejemplos de agujeros negros en cursos de colisión en galaxias grandes que están relativamente cerca», dijo Marko Micic de la Universidad de Alabama en Tuscaloosa, quien dirigió el estudio. «Pero la búsqueda de ellos en las galaxias enanas es mucho más desafiante y hasta ahora había fallado».
El nuevo estudio superó estos desafíos al implementar una encuesta sistemática de observaciones profundas de rayos X de Chandra y compararlas con datos infrarrojos del Wide Infrared Survey Explorer (WISE) de la NASA y datos ópticos del Telescopio Canadá-Francia-Hawaii (CFHT).
Chandra fue particularmente valioso para este estudio porque el material que rodea a los agujeros negros puede calentarse hasta millones de grados, produciendo grandes cantidades de rayos X. El equipo buscó pares de fuentes de rayos X brillantes en galaxias enanas en colisión como evidencia de dos agujeros negros y descubrió dos ejemplos.
«Hemos identificado los dos primeros pares diferentes de agujeros negros en galaxias enanas en colisión», dijo la coautora Olivia Holmes, también de la Universidad de Alabama en Tuscaloosa. «Usando estos sistemas como análogos a los del universo primitivo, podemos profundizar en preguntas sobre las primeras galaxias, sus agujeros negros y la formación de estrellas que causaron las colisiones».
Un par está en el cúmulo de galaxias Abell 133 ubicado a 760 millones de años luz de la Tierra. El otro está en el cúmulo de galaxias Abell 1758S, que está a unos 3.200 millones de años luz de distancia. Ambos pares muestran estructuras que son signos característicos de colisiones de galaxias.
La pareja en Abell 133 parece estar en las últimas etapas de una fusión entre las dos galaxias enanas y muestra una larga cola causada por los efectos de marea de la colisión. Los autores del nuevo estudio lo han apodado «Mirabilis» en honor a una especie de colibrí en peligro de extinción conocida por sus colas excepcionalmente largas. Solo se eligió un nombre porque la fusión de dos galaxias en una está casi completa.
En Abell 1758S, los investigadores apodaron a las galaxias enanas fusionadas «Elstir» y «Vinteuil», en honor a los artistas ficticios de «En busca del tiempo perdido» de Marcel Proust. Los investigadores creen que estos dos han quedado atrapados en las primeras etapas de una fusión, lo que provocó un puente de estrellas y gas para conectar las dos galaxias en colisión.
Los detalles de la fusión de agujeros negros y galaxias enanas pueden proporcionar información sobre el pasado de nuestra Vía Láctea. Los científicos creen que casi todas las galaxias comenzaron como enanas u otros tipos de galaxias pequeñas y crecieron durante miles de millones de años a través de fusiones.
«Es probable que la mayoría de las galaxias enanas y los agujeros negros en el universo primitivo hayan crecido mucho ahora, gracias a las repetidas fusiones», dijo la coautora Brenna Wells, también de la Universidad de Alabama en Tuscaloosa. «De alguna manera, las galaxias enanas son nuestros ancestros galácticos, que han evolucionado durante miles de millones de años para producir grandes galaxias como nuestra propia Vía Láctea».
«Las observaciones de seguimiento de estos dos sistemas nos permitirán estudiar procesos que son cruciales para comprender las galaxias y sus agujeros negros cuando eran bebés», dijo el coautor Jimmy Irwin, también de la Universidad de Alabama en Tuscaloosa.
Se está publicando un artículo que describe estos resultados en el último número de The Astrophysical Journal, y la investigación está disponible en el servidor de preimpresión arXiv.
Con información de Arxiv
 de la NASA y datos ópticos del Telescopio Canadá-Francia-Hawaii (CFHT).){kind=link}