Posible sistema binario de agujeros negros supermasivos en un cuásar

Dibujo20150108 artist conception black hole binary quasar - periodic variability - santiago lombeyda - caltech edu

La mayoría de las estrellas de nuestra galaxia forman parte de sistemas binarios. En las fusiones de galaxias se observan sistemas binarios de agujeros negros supermasivos (XMN-Newton y Swift observaron uno en la galaxia SDSS J1201+30). Se publica en Nature que el cuásar PG 1302-102 podría albergar un sistema binario de agujeros negros supermasivos separados unos pocos cientos de años de luz de distancia. Una explicación razonable a las variaciones de brillo de este cuásar con un periodo de 5 años observadas por CRTS (Catalina Real-Time Transient Survey), que estudia 500 millones de fuentes luminosas en el cielo gracias a tres telescopios en los EE.UU. y Australia.

Por supuesto, futuros estudios serán necesarios para validar esta interpretación. El artículo sobre PG 1302-102 es Matthew J. Graham et al., “A possible close supermassive black-hole binary in a quasar with optical periodicity,” Nature, AOP 07 Jan 2015; arXiv:1501.01375 [astro-ph.GA]. El artículo sobre SDSS J1201+30 es F.K. Liu, Shuo Li, S. Komossa, “A milliparsec supermassive black hole binary candidate in the galaxy SDSS J120136.02+300305.5,” The Astrophysical Journal 786: 103, 2014; arXiv:1404.4933 [astro-ph.HE].

Dibujo20150108 composite light curve for PG 1302-102 over a period of 20 years - nature14143-f2

Los cuásares son fuentes variables en todas las longitudes de onda. Su variabilidad óptica es aleatoria (se describe por un modelo de camino aleatorio con amortiguación o DRW, por Damped Random Walk) y puede ser debida a una gran variedad de mecanismos físicos. La variabilidad óptica del cuásar PG 1302-102 tiene un periodo medio de 1884 ± 88 días y un corrimiento al rojo de 0,2784. Los datos de CRTS cubren ~1,8 ciclos, es decir, desde mayo de 2005 hasta la actualidad, se han complementado con los datos de archivo disponibles desde mayo de 1993, cubriendo un total de 4,1 ciclos.

La interpretación física de la periodicidad es incierta, aunque su naturaleza sinusoidal sugiere que su origen es cinemático. Los autores del estudio original han comparado tres posibles orígenes: (1) la superposición de la emisión térmica del disco de acreción y la contribución no térmica de un chorro en precesión; (2) la existencia de un punto caliente en el disco de acreción cuya emisión se superpone a la del resto del disco; y (3) que se trate de un sistema binario formado por dos agujeros negros supermasivos separados ~ 0,01 pc. Esta última opción es la que mejor describe los datos observados. Aunque siendo abogado del diablo me atrevo a afirmar que observo cierto sesgo de confirmación en la comparación presentada por los autores.

Como siempre que se produce la primera observación de un fenómeno astrofísico, aunque se interprete como confirmación de una predicción teórica previa, serán necesarias nuevas observaciones que comparen diferentes interpretaciones. En mi opinión lo más interesante es que PG 1302-102 debe emitir ondas gravitacionales con frecuencias de nanohercios que podrían ser detectadas por futuras misiones espaciales (como eLISA).


2 Comentarios

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Andrés GuzmánAndrés Guzmán

Hola Francisco:
Una pequeña corrección: dices que los hoyos negros están separados por unos pocos cientos de años luz, pero eso es demasiado. La estimación que dan es 0.01 pc, que corresponde a unas 2000 unidades astronómicas o unos 12 dias-luz.

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