Colisiones de agujeros negros generan destellos en galaxia lejana OJ 287

Por primera vez, un grupo de científicos presentó cálculos y simulaciones que explican los misteriosos destellos provenientes de la galaxia OJ 287. Aproximadamente cada 12 años, desde una distancia de 3.5 mil millones de años luz, la luz equivalente a un billón de soles se manifiesta en el cielo nocturno y luego se desvanece en los meses siguientes. Este fenómeno ha sido documentado por astrónomos desde finales de 1880, originándose en la galaxia conocida como OJ 287.

Durante más de 40 años, los astrónomos atribuyeron este comportamiento de explosiones regulares a un par de agujeros negros supermasivos en una trayectoria de colisión. Teóricamente, se espera que las parejas binarias supermasivas sean comunes, pero este es el único sistema donde hay evidencia clara de una.

"Las parejas binarias supermasivas como estas ofrecen una oportunidad rara para investigar cómo las galaxias se fusionan y crecen con el tiempo", afirmó Sean Ressler, investigador postdoctoral en el Instituto Canadiense de Física Teórica (CITA).

Ressler lideró un estudio publicado en The Astrophysical Journal Letters que presenta las primeras simulaciones de OJ 287. Sus tres coautores incluyen a Luciano Combi, becario nacional de CITA en el Instituto Perimeter y la Universidad de Guelph, Bart Ripperda en CITA, y Xinyu Li, de la Universidad de Tsinghua.

Para el par de OJ 287, el agujero negro primario es uno de los más grandes conocidos, con aproximadamente 18 mil millones de veces la masa del sol de la Tierra. Está rodeado por un disco de gas que cae hacia su horizonte de eventos. El agujero negro secundario, con una masa de apenas 150 millones de veces la del sol, colisiona repetidamente con este disco, creando una explosión de luz.

Esta explicación se basa principalmente en estimaciones simples de "papel y lápiz" sobre cómo los agujeros negros interactúan con el gas circundante. Combi destacó que el trabajo del equipo presenta las primeras simulaciones de OJ 287 en su totalidad. A diferencia de estimaciones anteriores, su investigación pudo estudiar cómo reacciona el disco a las colisiones repetidas, cómo el gas expulsado interactúa con el agujero negro secundario y cómo este último distorsiona y amplifica los campos magnéticos que rodean el disco para generar flujos.

Estos simulaciones tomaron en cuenta la complicada interacción entre la gravedad extrema, la electrodinámica y la dinámica de fluidos para probar rigurosamente si el modelo puede explicar las explosiones observadas, comentó Combi. "Esta es la primera vez que se ha simulado todo el gas (que produce la luz) alrededor del agujero negro binario".

El equipo utilizó sus simulaciones para crear animaciones basadas en una comprensión física fundamental que realmente da vida al sistema en el centro de OJ 287.

Durante años, la idea de un agujero negro de menor masa colisionando con el disco de un agujero negro de mayor masa ha inspirado impresionantes visualizaciones y representaciones artísticas, pero ahora contamos con animaciones convincentes basadas en cálculos más complejos, afirmó Ressler.

Las simulaciones generalmente confirman la idea de que la colisión del agujero negro secundario con el disco puede generar suficiente energía para explicar el destello de luz observado. También se observa que las colisiones modifican la estructura del disco, deformándolo y creando patrones espirales transitorios que caen hacia adentro.

"Estos cálculos deben ser considerados como un primer paso hacia simulaciones completamente realistas", concluyó Ressler. "Este es un paso hacia una imagen completamente coherente del sistema".

Proporcionado por Instituto Canadiense de Física Teórica (CITA)

Citación: Colisiones de agujeros negros generan destellos en galaxia lejana OJ 287 (2025, 29 de octubre) recuperado el 29 de octubre de 2025 de https://phys.org/news/2025-10-simulations-reveal-black-hole-collisions.html