Un equipo de astrónomos ha descubierto uno de los mayores agujeros negros jamás encontrados, aprovechando un fenómeno llamado lente gravitatoria.

El equipo, dirigido por la Universidad de Durham (Reino Unido), utilizó lentes gravitacionales -en las que una galaxia en primer plano desvía la luz de un objeto más lejano y la amplía- y simulaciones con superordenadores en la instalación DiRAC HPC, lo que le permitió examinar de cerca cómo desvía la luz un agujero negro situado en el interior de una galaxia a cientos de millones de años luz de la Tierra.

Encontraron un agujero negro ultramasivo, un objeto con más de 30.000 millones de veces la masa de nuestro Sol, en la galaxia en primer plano, una escala raramente vista por los astrónomos.

Se trata del primer agujero negro hallado mediante esta técnica, en la que el equipo simula cientos de miles de veces el viaje de la luz a través del Universo. Cada simulación incluye un agujero negro de masa diferente, lo que modifica el viaje de la luz hasta la Tierra.

Fotograma de vídeo – agujero negro – geometría de lentes | foto Durham University

Cuando los investigadores incluyeron un agujero negro ultramasivo en una de sus simulaciones, el trayecto que recorre la luz desde la galaxia lejana hasta llegar a la Tierra coincidía con el observado en las imágenes reales captadas por el telescopio espacial Hubble. Los resultados se publican en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

El autor principal, el Dr. James Nightingale, del Departamento de Física de la Universidad de Durham, declaró: Este agujero negro en particular, que tiene aproximadamente 30.000 millones de veces la masa de nuestro Sol, es uno de los más grandes jamás detectados y se encuentra en el límite superior de lo que creemos que pueden llegar a ser teóricamente los agujeros negros, por lo que es un descubrimiento extremadamente emocionante.

Una lente gravitatoria se produce cuando el campo gravitatorio de una galaxia en primer plano parece curvar la luz de una galaxia en segundo plano, lo que significa que la observamos más de una vez.

Fotograma de vídeo – agujero negro – imagen observada | foto Durham University

Al igual que una lente real, esta lente también amplía la galaxia de fondo, lo que permite a los científicos estudiarla con mayor detalle.

Según el Dr. Nightingale: La mayoría de los agujeros negros más grandes que conocemos se encuentran en un estado activo, en el que la materia atraída cerca del agujero negro se calienta y libera energía en forma de luz, rayos X y otras radiaciones.

Sin embargo, las lentes gravitacionales permiten estudiar los agujeros negros inactivos, algo que actualmente no es posible en galaxias lejanas. Este enfoque podría permitirnos detectar muchos más agujeros negros más allá de nuestro universo local y revelar cómo evolucionaron estos objetos exóticos más atrás en el tiempo cósmico.

Fotograma de vídeo – agujero negro – masa correcta | foto Durham University

El estudio, en el que también participa el Instituto Max Planck de Alemania, abre la tentadora posibilidad de que los astrónomos puedan descubrir muchos más agujeros negros inactivos y ultramasivos de lo que se pensaba, e investigar cómo crecieron tanto.

La historia de este descubrimiento concreto comenzó en 2004, cuando el profesor Alastair Edge, astrónomo de la Universidad de Durham, observó un arco gigante de lente gravitatoria al revisar las imágenes de un sondeo de galaxias.

Transcurridos 19 años, y con la ayuda de algunas imágenes de altísima resolución del telescopio Hubble de la NASA y de las instalaciones del superordenador DiRAC COSMA8 de la Universidad de Durham, el Dr. Nightingale y su equipo han podido volver a examinar el fenómeno y profundizar en él.

El equipo espera que éste sea el primer paso hacia una exploración más profunda de los misterios de los agujeros negros, y que futuros telescopios a gran escala ayuden a los astrónomos a estudiar agujeros negros aún más lejanos para conocer mejor su tamaño y escala.

La investigación ha contado con el apoyo de la Agencia Espacial Británica, la Royal Society, el Science and Technology Facilities Council (STFC), que forma parte del UK Research and Innovation (UKRI), y el Consejo Europeo de Investigación.

En este trabajo se utilizaron tanto el Servicio Intensivo de Datos DiRAC (CSD3) como el Servicio Intensivo de Memoria DiRAC (COSMA8), alojados por la Universidad de Cambridge y la Universidad de Durham en nombre de la instalación de Computación de Alto Rendimiento DiRAC.


Fuentes

Durham University | J W Nightingale, Russell J Smith, Qiuhan He, et al., Abell 1201: detection of an ultramassive black hole in a strong gravitational lens, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 521, Issue 3, May 2023, Pages 3298–3322, doi.org/10.1093/mnras/stad587


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