Descubren el primer sistema de tres agujeros negros supermasivos activos en una fusión de galaxias
Tres galaxias atrapadas en una colisión lenta y caótica protagonizan un hallazgo sin precedentes: en el corazón de cada una de ellas, un agujero negro supermasivo se alimenta al mismo tiempo y emite intensamente en radio. El descubrimiento ofrece una oportunidad única para observar cómo crecen estos colosos cósmicos cuando las galaxias se fusionan.
Por Enrique Coperías
Ilustración artística de un sistema triple de agujeros negros supermasivos activos en fusión galáctica. La escena recrea el caso J1218/J1219+1035, donde tres galaxias en colisión albergan agujeros negros que se alimentan de gas y emiten en radio, un hallazgo clave para entender cómo crecen estos objetos durante las fusiones de galaxias. Crédito: IA-DALL-E-©RexMolón Producciones
En el universo, las grandes historias rara vez suceden en silencio. Cuando las galaxias colisionan, el choque no es inmediato ni limpio: es una danza lenta, caótica y violenta que puede durar cientos de millones de años. En ese proceso, los protagonistas invisibles —los agujeros negros supermasivos que habitan en los centros galácticos— se despiertan, devoran gas y polvo y se vuelven visibles a enormes distancias.
Un nuevo estudio, publicado en The Astrophysical Journal Letters, acaba de identificar uno de los episodios más extraordinarios de esa coreografía cósmica: el primer sistema confirmado de tres núcleos galácticos activos que emiten intensamente en radio, un hallazgo que arroja luz sobre cómo crecen los agujeros negros cuando las galaxias se fusionan.
El sistema, conocido por su nombre técnico J1218/J1219+1035, se encuentra relativamente cerca en términos astronómicos, a unos mil millones de años luz de la Tierra. No es una sola galaxia, sino al menos tres, atrapadas en un proceso de fusión galáctica aún en marcha. En el corazón de cada una de ellas late un agujero negro supermasivo activo, es decir, un objeto que está engullendo materia y liberando enormes cantidades de energía. Lo excepcional es que los tres se manifiestan de forma clara en emisión radioeléctrica, algo nunca visto hasta ahora en un sistema triple de núcleos activos de galaxias (AGN, por sus siglas en inglés).
🗣️ «Las galaxias con tres núcleos activos como esta son increíblemente raras, y sorprender a una en plena fusión nos ofrece un asiento en primera fila para observar cómo crecen juntas las galaxias masivas y sus agujeros negros —explica Emma Schwartzman, autora principal del estudio. Y añade—: Al comprobar que los tres agujeros negros de este sistema emiten intensamente en radio y están lanzando chorros de materia, hemos llevado el concepto de los núcleos galácticos activos triples en radio del terreno de la teoría a la realidad y hemos abierto una nueva ventana al ciclo de vida de los agujeros negros supermasivos».
Una predicción largamente esperada
Desde hace décadas, los modelos de evolución galáctica sostienen que las grandes galaxias se construyen a base de fusiones sucesivas. Cada una de esas galaxias alberga en su centro un agujero negro supermasivo, con masas que pueden ir de millones a miles de millones de veces la del Sol. Cuando dos galaxias se aproximan, sus agujeros negros comienzan una lenta espiral hacia el centro común, alimentados por el gas que las fuerzas gravitatorias canalizan hacia los núcleos.
En teoría, este proceso puede generar no solo pares de agujeros negros activos —los llamados sistemas duales de AGN—, sino también tríos, si una tercera galaxia se suma a la colisión. El problema es que estos sistemas triples son extremadamente difíciles de identificar y confirmar. Hasta ahora, solo se habían verificado dos casos en el universo local, y ninguno en el que los tres núcleos mostraran una señal clara en radioastronomía.
El nuevo sistema cambia ese panorama. Dos de las galaxias están separadas entre sí por unos 22.000 años luz, lo que indica una fase intermedia de la fusión galáctica. La tercera se encuentra más lejos, a unos 97.000 años luz, pero presenta colas de marea —largos filamentos de estrellas y gas— que delatan su interacción gravitatoria con las otras dos. Todas comparten prácticamente la misma velocidad y distancia, una prueba sólida de que forman parte del mismo encuentro cósmico.
Ver lo invisible con ondas de radio
Para confirmar la naturaleza del sistema, el equipo combinó datos de múltiples longitudes de onda. En el infrarrojo medio, observaciones del satélite WISE ya habían sugerido la presencia de agujeros negros activos en dos de los núcleos. Sin embargo, el tercero era ambiguo: podía tratarse de un caso de formación estelar intensa que imitara las señales de un núcleo galáctico activo.
La clave llegó con nuevas observaciones de radio de alta resolución realizadas con el Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) y el Very Long Baseline Array (VLBA), dos de los instrumentos más potentes del mundo para estudiar el universo en longitudes de onda radioeléctricas. A tres frecuencias distintas, los astrónomos detectaron tres fuentes compactas, cada una coincidiendo con el centro galáctico de una de las galaxias.
El análisis del espectro de radio —cómo cambia la intensidad de la emisión con la frecuencia— reveló firmas típicas de actividad de núcleos activos de galaxias: radiación sincrotrón producida por electrones acelerados a velocidades cercanas a la de la luz. En uno de los núcleos, la señal sugiere incluso la posible presencia de un chorro relativista, una estructura que puede extenderse miles de años luz cuando el agujero negro entra en una fase más activa.
Ninguno de los tres núcleos es radio potente en el sentido clásico, como los grandes cuásares que dominan el cielo radio. Pero precisamente eso hace el descubrimiento más valioso: demuestra que incluso agujeros negros supermasivos relativamente modestos pueden delatar su presencia en ondas de radio cuando se observan con la resolución adecuada.
Ilustración artística de un raro trío de galaxias en fusión, J1218/J1219+1035. La imagen muestra tres agujeros negros supermasivos activos, brillantes en radio, cuyos chorros energéticos iluminan el gas circundante durante la colisión galáctica. Crédito: NSF/AUI/NSF NRAO/P. Vosteen.
Un laboratorio natural para la evolución cósmica
Los sistemas triples de agujeros negros no son solo rarezas estadísticas. Son auténticos laboratorios naturales para estudiar procesos que, de otro modo, quedarían ocultos. En estas configuraciones, las interacciones gravitatorias son mucho más complejas que en una simple pareja. Los agujeros negros pueden intercambiar energía, alterar sus órbitas e incluso acelerar el proceso de fusión final.
Además, estos sistemas podrían ser precursores de futuras fuentes de ondas gravitacionales, el tipo de señales que detectan observatorios como el LIGO y el Virgo cuando dos agujeros negros se fusionan. Aunque en este caso las separaciones aún son demasiado grandes para producir ondas detectables, el hallazgo ayuda a reconstruir el camino evolutivo que conduce a esos eventos extremos.
El estudio también subraya la importancia de las observaciones en radio para encontrar agujeros negros ocultos. En luz visible o infrarroja, el polvo y la formación estelar pueden enmascarar la actividad del núcleo. En radio, en cambio, la emisión atraviesa esas barreras y permite una identificación directa de AGN.
Un futuro con más tríos
Hasta ahora, la búsqueda de sistemas múltiples de agujeros negros se ha centrado sobre todo en pares. El nuevo trabajo sugiere que esa estrategia podría estar dejando fuera una parte significativa de la historia. «Si queremos entender de verdad cómo crecen los agujeros negros supermasivos, tenemos que ampliar el censo y buscar de forma sistemática estos sistemas triples», señalan los autores.
El equipo ya planea nuevas observaciones en rayos X y en infrarrojo cercano para caracterizar mejor el entorno de las galaxias y medir con mayor precisión la energía que liberan sus núcleos activos. También esperan que futuros radiotelescopios, como el Square Kilometre Array, multipliquen este tipo de descubrimientos.
Por ahora, el sistema J1218/J1219+1035 se erige como una instantánea excepcional de un proceso fundamental del cosmos. Tres galaxias, tres agujeros negros supermasivos y una colisión galáctica que los ha encendido al mismo tiempo. En el silencio aparente del espacio, el universo sigue contando su historia a través de las ondas de radio. ▪️
Información facilitada por el National Radio Astronomy Observatory
Fuente: Emma Schwartzman et al. Emma Schwartzman, Ryan W. Pfeifle, Tracy E. Clarke, Kimberly A. Weaver, Nathan J. Secrest, Barry Rothberg, Miranda McCarthy, Daniel Stern, Peter G. Boorman, and Joanna Piotrowska. The First Triple Radio Active Galactic Nucleus in an Ongoing Galaxy Merger. The Astrophysical Journal Letter (2025). DOI: 10.3847/2041-8213/ae2002
