Una lente gravitacional aporta evidencia de dos agujeros negros activos en el universo temprano

Una galaxia muy distante puede aparecer varias veces en el cielo cuando otra galaxia, situada entre ella y la Tierra, curva y amplifica su luz. Ese efecto, llamado lente gravitacional, permitió a un equipo de astrónomos estudiar un sistema del universo temprano con un detalle poco habitual. Sus nuevos espectros respaldan que allí hay dos agujeros negros supermasivos activos, separados por unos 175 pársecs, equivalentes a cerca de 570 años luz.

El sistema se llama MG B2016+112 y se observa tal como era cuando el universo tenía alrededor de 2.000 millones de años. La galaxia que queda en primer plano divide su luz en tres imágenes principales, denominadas A, B y C. Esa repetición no es solo una curiosidad óptica: aumenta el brillo aparente de la fuente remota y ofrece varias ventanas para comparar la radiación que llega desde ella.

El estudio analizó observaciones de archivo obtenidas en 2018 con MUSE, un instrumento instalado en el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral. MUSE separa la luz por longitudes de onda, como un prisma muy preciso. Así se pueden reconocer las huellas que dejan distintos elementos y procesos energéticos. El equipo extrajo los espectros de A, B y C y comparó, entre otras señales, la relación entre dos líneas de emisión asociadas con helio y carbono.

Las imágenes A y B mostraron relaciones compatibles entre sí, como cabría esperar si son dos copias de una misma fuente. La imagen C, en cambio, presentó una diferencia marcada. Junto con observaciones previas de radio y rayos X, ese resultado apoya la interpretación de que C corresponde a otra fuente activa: un segundo agujero negro supermasivo que está acumulando materia. Cuando ese material cae hacia el entorno del agujero negro se calienta y emite gran cantidad de energía; por eso estos núcleos activos pueden detectarse a enormes distancias.

Encontrar pares tan cercanos es difícil incluso en galaxias próximas. A distancias cosmológicas, sus señales suelen mezclarse en una sola mancha de luz. La lente gravitacional actúa en este caso como una lupa natural y permite poner a prueba si las señales provienen de una sola región compleja o de dos núcleos distintos. Estos sistemas son relevantes porque las fusiones de galaxias pueden acercar sus agujeros negros centrales y modificar la forma en que ambos crecen.

El trabajo también estimó límites inferiores para las masas de los agujeros negros a partir de líneas de emisión anchas. Sin embargo, esas estimaciones dependen de la amplificación producida por la lente, que no se conoce con precisión absoluta. Además, el estudio es un preprint: está disponible públicamente, pero aún no ha completado la revisión por pares. Los autores proponen observaciones infrarrojas con mayor resolución espacial para comprobar las masas por vías independientes y entender mejor el entorno de la galaxia anfitriona.