Astrónomos han confirmado el primer sistema triple conocido, en el que las tres galaxias albergan agujeros negros supermasivos radiobrillantes que se alimentan activamente.
El sistema, catalogado como J1218/1219+1035, se encuentra a unos 1200 millones de años luz de la Tierra y contiene tres galaxias en interacción, cuyos agujeros negros supermasivos centrales están acrecentando material activamente y brillando intensamente en el régimen de radio.
Observaciones de alta resolución del Very Large Array (NSF VLA) y el Very Long Baseline Array (NSF VLBA) de la Fundación Nacional de la Ciencia de EE. UU., revelan núcleos de radio compactos que emiten luz de sincrotrón en cada galaxia, lo que confirma que las tres albergan núcleos galácticos activos (AGN) alimentados por agujeros negros en crecimiento. Esto convierte a J1218/1219+1035 en el primer «triple radio AGN» confirmado y el tercer sistema triple AGN conocido en el universo cercano.
Las tres galaxias en J1218/1219+1035 fueron captadas en pleno proceso de fusión, con separaciones nucleares de aproximadamente 22 mil y 97 mil años luz, formando un grupo dinámicamente unido cuyas características de marea trazan sus interacciones mutuas. Estos sistemas triples son una predicción clave, aunque poco observada, de la evolución jerárquica de las galaxias, en la que grandes galaxias como la Vía Láctea crecen mediante colisiones y fusiones repetidas con compañeras más pequeñas.
Cómo se descubrió el triple AGN
Al capturar tres agujeros negros en proceso de alimentación en el mismo grupo en fusión, las nuevas observaciones proporcionan un excelente laboratorio para analizar cómo los encuentros entre galaxias impulsan el gas hacia los centros galácticos e impulsan el crecimiento de los agujeros negros.
J1218/1219+1035 se identificó inicialmente como un sistema inusual utilizando datos de infrarrojo medio del Explorador de Sondeo Infrarrojo de Campo Amplio (WISE) de la NASA, que sugerían al menos dos AGN ocultos ocultos en un par de galaxias en interacción. La espectroscopia óptica de seguimiento confirmó un AGN en un núcleo y reveló una firma «compuesta» en otro, pero dejó en la ambigüedad la verdadera naturaleza de la tercera galaxia, ya que su emisión también podría deberse a la formación estelar o a choques.
Solo con nuevas imágenes de radio ultranítidas del VLA (en frecuencias de 3, 10 y 15 GHz), los astrónomos descubrieron núcleos de radio compactos alineados con precisión con las tres galaxias ópticas, lo que demuestra que cada una alberga un AGN brillante en emisión de radio y que probablemente impulsa chorros o flujos de salida a pequeña escala.
Firmas de radio y confirmación
Los espectros de radio de los tres núcleos muestran firmas consistentes con la emisión de sincrotrón no térmica de AGN, incluyendo dos fuentes con espectros inclinados típicos y una tercera con un espectro aún más inclinado que podría indicar actividad de chorros no resueltos. Las observaciones del VLBA, si bien no detectaron un núcleo compacto a escala de miliarcosegundos, establecieron un límite de brillo y temperatura para la galaxia central que supera lo esperado únicamente por la formación estelar, lo que respalda aún más el origen de la emisión de radio en un AGN.
En conjunto, estas mediciones confirman que J1218/1219+1035 no es simplemente un AGN triple, sino uno excepcionalmente radiactivo en el que los tres agujeros negros se iluminan simultáneamente en el cielo de radio.
Implicaciones para la evolución de las galaxias
«Las galaxias triplemente activas como esta son increíblemente raras, y detectar una en medio de una fusión nos permite observar en primera fila cómo las galaxias masivas y sus agujeros negros crecen juntos», afirmó la Dra. Emma Schwartzman, del Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU., líder del estudio publicado en The Astrophysical Journal Letters.
«Al observar que los tres agujeros negros de este sistema son brillantes en radio y lanzan chorros activamente, hemos pasado de la teoría al hecho de que el triple AGN de radio es una realidad y hemos abierto una nueva ventana al ciclo de vida de los agujeros negros supermasivos».
Observaciones futuras y su importancia
Para caracterizar J1218/1219+1035, el equipo utilizó el VLA en su configuración A de máxima resolución, obteniendo imágenes de subarcosegundos a múltiples frecuencias para aislar el radionúcleo de cada galaxia. Observaciones complementarias del VLBA a 4,9 GHz proporcionaron restricciones a escala de miliarcosegundos sobre la compacidad y la temperatura de brillo de la fuente central.
Se planean próximas imágenes en el infrarrojo cercano y observaciones de rayos X para mapear las estructuras de marea de las galaxias con mayor detalle y analizar la salida de alta energía de cada AGN, creando una imagen más completa de este raro sistema triple.
Con solo otros dos sistemas triples de AGN confirmados conocidos localmente, ampliar la muestra de estos objetos es crucial para comprender la frecuencia con la que múltiples agujeros negros interactúan y finalmente se fusionan.
El descubrimiento de J1218/1219+1035 destaca el poder de combinar la selección en el infrarrojo medio con imágenes de radio sensibles y de alta resolución para descubrir sistemas AGN complejos que podrían estar ocultos o ser ambiguos en longitudes de onda ópticas y de rayos X. Los investigadores sugieren que futuros estudios y un seguimiento específico con instalaciones como el VLA y el VLBA serán esenciales para revelar más AGN triples y rastrear cómo los tripletes de agujeros negros moldean el crecimiento de las galaxias a lo largo del tiempo cósmico.
Con información de The Astrophysical Journal Letters
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