En 1982, un joven estudiante finlandés notó algo extraño en el brillo periódico de una fuente lejana del cielo. Su nombre era Aimo Sillanpää, y lo que descubrió acabaría siendo el primer indicio de que dos agujeros negros podrían estar orbitándose mutuamente. Aquella sospecha, basada en patrones de luz que se repetían cada 12 años, fue tomada con cautela. No existía aún una imagen clara que permitiera confirmar semejante hipótesis.
Esa imagen acaba de llegar. Un equipo internacional de astrónomos ha conseguido capturar por primera vez una imagen de dos agujeros negros girando uno alrededor del otro, en el corazón del cuásar OJ287. El resultado se apoya en décadas de observaciones, modelos teóricos refinados y una hazaña técnica: usar una antena de radio que llegó a extenderse hasta la mitad del camino hacia la Luna para lograr una resolución sin precedentes. El trabajo, publicado en The Astrophysical Journal, ofrece mucho más que una simple fotografía cósmica: resuelve un enigma de 40 años y abre una nueva ventana al estudio de sistemas binarios de agujeros negros.
Una pareja cósmica confirmada por radio
Los agujeros negros no pueden verse directamente, pero sí pueden delatar su presencia a través de los chorros de partículas que expulsan a velocidades cercanas a la de la luz. En esta investigación, los científicos compararon modelos previos con una imagen real obtenida mediante radiotelescopios, y encontraron justo lo que esperaban: dos focos de emisión coincidiendo con las posiciones teóricas de los agujeros negros.
Tal como afirma el artículo original, «por primera vez, logramos obtener una imagen de dos agujeros negros orbitándose entre sí». En la imagen, se aprecia también un chorro emitido por uno de ellos, lo que permitió identificarlo como el más pequeño. La clave fue usar el satélite RadioAstron, cuya antena alcanzó una distancia de 190.000 km respecto a la Tierra, multiplicando por cien mil la resolución de los telescopios ópticos tradicionales.
Esta imagen no solo confirma visualmente la existencia de un sistema binario de agujeros negros, sino que también apoya los modelos que llevan años prediciendo su comportamiento en OJ287, un cuásar que se ha estudiado desde el siglo XIX.
Un cuásar brillante con historia centenaria
OJ287 es un cuásar especialmente luminoso, tanto que puede ser detectado incluso por telescopios de aficionados. Desde hace más de un siglo, ha aparecido en fotografías astronómicas, aunque su verdadera naturaleza permanecía oculta. Fue a principios de los años 80 cuando su regularidad en el brillo empezó a levantar sospechas.
El análisis moderno ha demostrado que esos destellos cíclicos se deben a los impactos periódicos del agujero negro secundario al atravesar el disco de materia que rodea al primario. Cada impacto genera una llamarada de luz visible desde la Tierra. Este modelo, desarrollado por investigadores como Lankeswar Dey y Mauri Valtonen, ha permitido predecir con precisión las fechas de esos estallidos, reforzando la idea de un sistema binario en juego.
Gracias a estos estudios, se conoce incluso la masa de los protagonistas: el agujero negro primario tendría más de 18.000 millones de veces la masa del Sol, mientras que el secundario alcanza unos 150 millones de masas solares. Ambos se mueven en una órbita excéntrica que dura aproximadamente 12 años.
Una “cola que se agita”: el chorro del agujero negro pequeño
Uno de los hallazgos más llamativos del estudio es la identificación de un nuevo tipo de chorro, procedente del agujero negro más pequeño. Este chorro no es recto, sino que gira y se curva, como si siguiera un movimiento de latigazo. Según explican los autores, «el chorro del secundario se ve torcido como el chorro de una manguera rotando».
Este comportamiento se debe al hecho de que el agujero negro más pequeño se mueve rápidamente en su órbita, lo que cambia la dirección del chorro en función del momento. Se espera que esta “cola” continúe agitándose en los próximos años, a medida que el secundario modifique su velocidad y posición. La imagen obtenida por RadioAstron sugiere que esta estructura dinámica es visible y que podría ser observada de nuevo con instrumentos adecuados.
Este fenómeno ha sido apodado “wagging tail” («cola oscilante», en alusión al movimiento del chorro) por los propios investigadores, y representa una confirmación adicional de que los dos agujeros negros están activos y que sus emisiones pueden distinguirse en la imagen.
Un reto técnico y teórico que marca un antes y un después
Obtener esta imagen no fue sencillo. Los telescopios convencionales no ofrecían la resolución necesaria para distinguir a los dos objetos por separado. Fue necesario combinar observaciones de radio en altísima resolución, junto con décadas de modelado teórico, para localizar la posición y el ángulo exacto de los chorros.
El trabajo también calculó el efecto de la aberración relativista, un fenómeno por el cual la dirección aparente de un chorro cambia debido a la velocidad del agujero negro que lo emite. Se demostró que el jet del agujero negro pequeño gira más de un radian en su ciclo orbital, lo que coincide con lo observado.
Además, se identificaron diferencias clave entre ambos chorros: el del agujero negro secundario es más brillante en frecuencias altas y tiene una velocidad transversal más baja que el del primario. La diferencia en su intensidad también está relacionada con la configuración magnética y la velocidad de rotación de cada agujero. Todo esto permitió distinguir cuál de los puntos brillantes de la imagen correspondía a cada agujero.
Qué significa esto para el estudio del universo
Este hallazgo tiene implicaciones de gran alcance. Confirma la existencia de pares de agujeros negros supermasivos, una pieza clave para entender cómo evolucionan las galaxias. Se sabe que muchas galaxias se fusionan, y en esos casos, los agujeros negros centrales pueden acabar formando sistemas binarios como el de OJ287. Hasta ahora, estas parejas habían sido inferidas por modelos teóricos o por señales indirectas, pero nunca se habían fotografiado con claridad.
Además, este tipo de sistemas permite estudiar fenómenos extremos de la física, como la radiación gravitacional y el comportamiento de la materia en condiciones extremas. También sirve como banco de pruebas para la relatividad general, dado que las trayectorias y la luz emitida por estos objetos se ven influenciadas por campos gravitatorios intensísimos.
Como señalan los propios autores del estudio, «el patrón de chorro del agujero negro secundario es completamente determinado por el modelo dinámico». Eso significa que ahora se puede predecir cómo cambiará su forma y dirección en el futuro, algo impensable hace unas décadas.
Con nuevas observaciones previstas en los próximos años, es posible que se logre seguir esta danza cósmica con más detalle. Se espera que futuras imágenes, con resoluciones aún mayores, permitan observar cambios en el chorro secundario que confirmen aún más la precisión del modelo propuesto.
