Un nuevo método permite descubrir agujeros negros gemelos escondidos en el corazón de las galaxias
Un equipo internacional de astrofísicos propone detectar sistemas binarios de agujeros negros supermasivos mediante destellos periódicos de luz estelar amplificada por lente gravitatoria, lo que permitiría anticipar futuras colisiones cósmicas y ondas gravitacionales.
Por Enrique Coperías, periodista científico
La luz de una estrella (en naranja) es amplificada por la lente gravitatoria de un sistema binario de agujeros negros supermasivos, generando destellos periódicos que delatan su presencia. En azul se muestra el anillo de Einstein, la región donde la luz se curva de forma extrema por la gravedad del sistema. Cortesía: Hanxi Wang
En el centro de casi todas las galaxias del universo se esconde un monstruo gravitatorio: un agujero negro supermasivo. Pero cuando dos galaxias colisionan y se fusionan —un proceso habitual en la historia cósmica— sus agujeros negros centrales también acaban encontrándose. Entonces comienza una lenta danza orbital que puede durar millones de años y que termina, en ocasiones, en una colisión colosal.
Detectar esas parejas cósmicas es clave para entender cómo evolucionan las galaxias y la propia gravedad, pero observarlas cuando están muy cerca entre sí sigue siendo uno de los grandes desafíos de la astrofísica.
Un nuevo estudio propone ahora un método sorprendente para localizarlas: utilizar las estrellas como linternas y a los propios agujeros negros como telescopios. La técnica permitiría revelar sistemas binarios de agujeros negros supermasivos hasta ahora invisibles, incluso en galaxias aparentemente tranquilas y sin actividad.
Por qué es difícil detectar agujeros negros supermasivos en pareja
Se sabe que muchas galaxias albergan agujeros negros supermasivos en su núcleo. Cuando dos galaxias se fusionan, esos gigantes gravitatorios terminan formando un sistema binario. Con el tiempo, su órbita se estrecha debido a la interacción con las estrellas cercanas, el gas y, finalmente, la emisión de ondas gravitacionales, hasta que ambos objetos colisionan.
Sin embargo, detectar estas parejas en las fases finales de su aproximación —cuando se encuentran a distancias inferiores a un pársec, menos de tres años luz— es extremadamente complejo. En sistemas más separados se han identificado candidatos, pero los binarios muy cercanos siguen siendo escurridizos.
La mayoría de métodos actuales dependen de que el sistema esté rodeado de gas y actúe como un núcleo galáctico activo (AGN), brillante y energético. En esos casos, las variaciones periódicas en la luz del gas que cae hacia los agujeros negros pueden revelar la existencia de dos objetos en órbita. Pero este enfoque tiene un problema: más del 90% de las galaxias no presentan esa actividad luminosa.
Así que la mayor parte de las posibles parejas de agujeros negros supermasivos podría estar oculta en galaxias aparentemente silenciosas.
Un nuevo truco: usar estrellas como señales y agujeros negros como telescopios
El nuevo trabajo propone una idea diferente: aprovechar el efecto de lente gravitatoria. La gravedad de un objeto masivo puede curvar la luz de una fuente situada detrás, amplificándola o distorsionándola. Es un fenómeno bien conocido que se utiliza para estudiar desde exoplanetas hasta galaxias lejanas.
En este caso, los investigadores sugieren que un sistema binario de agujeros negros supermasivos puede actuar como una lente extremadamente potente sobre las estrellas de su propia galaxia. Cuando una estrella brillante se sitúa en la línea de visión adecuada, la gravedad combinada de los dos agujeros negros puede amplificar su luz de forma espectacular.
🗣️ «Los agujeros negros supermasivos actúan como telescopios naturales. Debido a su enorme masa y tamaño compacto, desvían con gran intensidad la luz que pasa cerca —explica el astrofísico Miguel Zumalacárregui, del Instituto Max Planck de Física Gravitacional, en un comunicado de la Universidad de Oxford. Y añade—: La luz de las estrellas de la misma galaxia anfitriona puede concentrarse en imágenes extraordinariamente brillantes, un fenómeno conocido como lente gravitatoria».
El resultado no sería un destello aislado, sino una señal periódica: a medida que los agujeros negros orbitan entre sí, las regiones donde la amplificación es máxima —llamadas cáusticas— se desplazan y giran. Cada vez que una de estas regiones cruza la posición aparente de la estrella, su brillo se dispara. Ese proceso genera lo que los autores denominan lente gravitatoria cuasiperiódica de luz estelar.
La clave es que la curva de luz resultante —la variación del brillo con el tiempo— contiene información directa sobre la órbita del sistema binario: su periodo, masas, inclinación e incluso su evolución hacia la colisión final.
Ilustración de la fusión de un sistema binario de agujeros negros supermasivos. Estos pares se forman tras la colisión de galaxias y, según un nuevo estudio, podrían detectarse observando destellos periódicos de estrellas amplificadas por su intensa gravedad mientras orbitan y se acercan hasta colisionar. Cortesía: Raul Perez y Davis Newell
Destellos que pueden eclipsar a toda una galaxia
Las simulaciones en ordenador muestran que la amplificación puede ser enorme. Una estrella brillante, como una gigante roja o una estrella masiva joven, podría aumentar su luminosidad en factores de hasta un millón. En algunos casos, ese brillo amplificado rivalizaría con el de toda la galaxia anfitriona.
🗣️El fenómeno se vuelve aún más probable cuando hay dos agujeros negros en lugar de uno. Como subraya el astrofísico Bence Kocsis, de la Universidad de Oxford, «las probabilidades de que la luz estelar sea amplificada de forma enorme aumentan enormemente en un sistema binario en comparación con un solo agujero negro».
Para un observador distante, la galaxia parecería experimentar variaciones periódicas de brillo en su núcleo, como si albergara un núcleo activo. Sin embargo, el espectro de la luz revelaría que en realidad se trata de la amplificación de una estrella individual.
La duración de estos picos de luminosidad puede ser relativamente breve —del orden de horas o días—, pero su repetición regular a lo largo del periodo orbital del sistema binario de agujeros negros genera una firma característica difícil de confundir con otros fenómenos.
En sistemas con órbitas de años, por ejemplo, los picos podrían repetirse varias veces por periodo. A medida que los agujeros negros se acercan entre sí y la órbita se acorta, la frecuencia y la intensidad de esos destellos también cambian, trazando una especie de onda luminosa comparable a la señal registrada por los detectores de ondas gravitacionales.
🗣️La investigadora Hanxi Wang, autora principal del estudio, describe así el mecanismo: «A medida que el sistema binario se mueve, la curva cáustica rota y cambia de forma, barriendo un gran volumen de estrellas situadas detrás. Si una estrella brillante se encuentra dentro de esta región, puede producir un destello extraordinariamente intenso cada vez que la cáustica pasa sobre ella. Esto da lugar a estallidos repetidos de luz estelar, que proporcionan una señal clara y distintiva de un sistema binario de agujeros negros supermasivos».
Una herramienta clave para la astronomía de ondas gravitacionales
Uno de los aspectos más prometedores del método es su potencial para la conocida como astronomía multimensajero, que combina observaciones electromagnéticas y de ondas gravitacionales.
Los sistemas binarios de agujeros negros supermasivos son fuentes esperadas de ondas gravitacionales de muy baja frecuencia, detectables mediante redes de púlsares o, en el futuro, por observatorios espaciales como el Laser Interferometer Space Antenna, (LISA), de la NASA y la ESA, y el chino TianQin. Sin embargo, localizar con precisión esas fuentes es complicado.
La nueva técnica permitiría identificar candidatos mediante la variabilidad luminosa de sus galaxias anfitrionas y, en algunos casos, anticipar la colisión final. La señal óptica podría aparecer años o incluso décadas antes de que las ondas gravitacionales del sistema entren en el rango detectable.
Esto abriría la puerta a observar un mismo evento cósmico con diferentes instrumentos y mensajeros: luz y ondas gravitacionales. Un enfoque así permitiría estudiar la física de los agujeros negros con una precisión sin precedentes, probar teorías de la gravedad y medir distancias cosmológicas.
🗣️ «La posibilidad de identificar sistemas binarios de agujeros negros supermasivos en espiral años antes de que entren en funcionamiento los futuros detectores espaciales de ondas gravitacionales es extremadamente emocionante —señala Kocsis. Y añde—: Abre la puerta a auténticos estudios multimensajero de agujeros negros, que nos permitirán poner a prueba la gravedad y la física de los agujeros negros de formas completamente nuevas».
Cuántos sistemas podrían detectarse
Los modelos teóricos sugieren que podría haber entre uno y decenas de estos sistemas detectables en el universo cercano, dependiendo de la densidad de estrellas en los núcleos galácticos. Además, incluso en sistemas con periodos orbitales largos, las estrellas que atraviesan las regiones de amplificación podrían producir destellos aislados detectables.
En total, se estima que podrían producirse cientos o miles de eventos de amplificación al año en galaxias dentro de un radio relativamente cercano, aunque no todos serían fáciles de observar.
La clave será buscar variaciones cuasiperiódicas en el brillo de las galaxias. Y ahí entra en juego una nueva generación de telescopios diseñados para monitorizar el cielo de forma continua.
Recreación artística de un agujero negro recién formado tras la fusión de dos agujeros negros, que resuena mientras emite ondas gravitacionales en el espacio-tiempo. Cortesía: Maggie Chiang para la Simons Foundation
Una oportunidad para la astronomía del tiempo
Observatorios como el Rubin Observatory, el telescopio espacial Roman y el Zwicky Transient Facility están preparados para registrar cambios de brillo en miles de millones de galaxias a lo largo de años. Estos programas de astronomía del tiempo o cronometría astronómica generan enormes bases de datos de variabilidad luminosa.
Según los autores, bastaría con buscar patrones periódicos específicos en esas curvas de luz para identificar posibles sistemas binarios de agujeros negros. Técnicas de análisis similares a las utilizadas para detectar ondas gravitacionales —como el filtrado por plantillas— podrían ayudar a extraer la señal del ruido.
Además, el estudio de los espectros de las galaxias durante los picos de brillo permitiría confirmar que la luz amplificada procede de estrellas y no de otros fenómenos transitorios.
Por qué este descubrimiento es importante
La idea de utilizar agujeros negros como telescopios gravitatorios puede parecer paradójica, pero refleja un cambio profundo en la astronomía moderna: los objetos más extremos del cosmos se están convirtiendo en herramientas de observación.
Si la técnica se confirma, permitirá estudiar sistemas binarios de agujeros negros supermasivos en etapas cruciales de su evolución, comprender mejor cómo se forman y crecen, y preparar la detección de sus colisiones finales.
En un universo donde las galaxias se fusionan una y otra vez, es probable que estas parejas ocultas sean comunes. Hasta ahora, muchas permanecían invisibles. Pero pronto, gracias a la luz de una sola estrella amplificada por una coreografía gravitatoria titánica, podrían empezar a revelarse.▪️(13-febrero-2026)
Información facilitada por la Universidad de Óxford
Fuente: Hanxi Wang, Miguel Zumalacárregui, Bence Kocsis. Black Holes as Telescopes: Discovering Supermassive Binaries through Quasiperiodic Lensed Starlight. Physical Review Letters (2026). DOI: 10.1103/1sfl-87t4
