Astrónomos han descubierto cientos de agujeros negros supermasivos, que contienen incluso miles de millones de veces la masa del Sol, hasta ahora ocultos por el polvo y el gas.

Combinando datos del Catálogo de Fuentes Chandra -un repositorio público que incluye cientos de miles de fuentes de rayos X detectadas por el observatorio durante sus primeros 15 años- y datos ópticos del Sloan Digital Sky Survey (SDSS), un equipo de astrónomos ha podido identificar cientos de agujeros negros que hasta ahora habían permanecido ocultos. Se encuentran en galaxias en las que antes no se había detectado la presencia de cuásares, objetos extremadamente brillantes con agujeros negros supermasivos en rápido crecimiento.

"Los astrónomos ya han identificado un gran número de agujeros negros, pero muchos siguen siendo esquivos", afirma en un comunicado Dong-Woo Kim, del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA), que dirigió el estudio. "Nuestra investigación ha descubierto una población desaparecida y nos ha ayudado a comprender cómo se comportan".

Desde hace unos 40 años, los científicos conocen galaxias de aspecto normal en luz óptica -con luz de estrellas y gas, pero sin las firmas ópticas distintivas de un cuásar- pero que brillan intensamente en rayos X. A estos objetos se les denomina "galaxias ópticamente normales brillantes en rayos X" o "XBONGs".

Mediante el rastreo sistemático del profundo Catálogo de Fuentes de Chandra y su comparación con los datos ópticos del SDSS, los investigadores identificaron 817 candidatos a XBONG, más de diez veces el número conocido antes de que Chandra entrara en funcionamiento. La nitidez de las imágenes de Chandra, que igualan en calidad a las de SDSS, y la gran cantidad de datos del Catálogo de Fuentes de Chandra han hecho posible la detección de tantos candidatos a XBONG. Estudios posteriores revelaron que aproximadamente la mitad de estos XBONGs representan una población de agujeros negros previamente ocultos.

"Estos resultados demuestran lo potente que es comparar las minas de datos ópticos y de rayos X", afirma la coautora Amanda Malnati, estudiante universitaria del Smith College de Northampton, Massachusetts.

Los rayos X son especialmente útiles para buscar agujeros negros en rápido crecimiento porque el material que se arremolina a su alrededor se sobrecalienta a millones de grados y brilla con fuerza en longitudes de onda de rayos X. Una gruesa capa de gas y polvo que rodea a un agujero negro bloquea la mayor parte o la totalidad de la luz en longitudes de onda ópticas. Sin embargo, los rayos X atraviesan el capullo con mucha más facilidad y pueden ser detectados por Chandra.

Tras estudiar la cantidad de rayos X detectados a diferentes energías para cada fuente, el equipo llegó a la conclusión de que aproximadamente la mitad de las candidatas a XBONG implican fuentes de rayos X que están enterradas bajo gas espeso porque se detectaron cantidades relativamente pequeñas de rayos X de baja energía. Estos rayos X son bloqueados más fácilmente por las capas de gas circundante que los de mayor energía.

Estas fuentes de rayos X son tan brillantes que casi todas deben proceder de material que rodea agujeros negros supermasivos en rápido crecimiento. Los datos del Wide-Field Infrared Survey Explorer de la NASA aportan pruebas adicionales de que aproximadamente la mitad de los XBONG son agujeros negros supermasivos enterrados y en crecimiento. Estos agujeros negros se encuentran a distancias comprendidas entre 550 millones y 7.800 millones de años luz de la Tierra.

"No todos los días puedes decir que has descubierto un agujero negro", afirma la coautora Alyssa Cassity, estudiante de posgrado de la Universidad de Columbia Británica, "así que es muy emocionante darse cuenta de que hemos descubierto cientos de ellos".

La explicación de las XBONG que no están enterradas bajo gas espeso está menos clara. Unas 100 de las fuentes de rayos X pueden no ser puntos únicos de fuentes de rayos X, sino que aparecen dispersas. Algunas de ellas pueden ser galaxias en grupos o cúmulos de galaxias no identificados previamente, que se sabe que contienen grandes cantidades de gas caliente emisor de rayos X. No más del 20% de las XBONG pueden clasificarse de esta forma. El 30% restante puede contener algunos agujeros negros supermasivos situados en galaxias donde las señales ópticas de los agujeros negros supermasivos se diluyen por la luz relativamente brillante de las estrellas. Los científicos necesitarán más investigaciones para determinar la verdadera naturaleza de estos XBONG.

Dong-Woo Kim presentó estos resultados en la 241ª reunión de la Sociedad Astronómica Americana, celebrada en Seattle.