La brecha entre los agujeros negros de masa estelar y los gigantes supermasivos en los centros de las galaxias ha sido un vacío persistente en el inventario cósmico. Los agujeros negros de masa intermedia, que van desde cientos hasta decenas de miles de masas solares, han sido frustrantemente esquivos.
Ahora, un equipo de astrónomos ha encontrado dos candidatos prometedores escondidos en los espectros dinámicos de las ráfagas rápidas de radio.
Utilizando datos del Catálogo 2 de CHIME/FRB, los investigadores liderados por Huan Zhou desarrollaron un pipeline para buscar firmas de microlente gravitacional en señales FRB. Cuando una FRB pasa cerca de un objeto compacto masivo, la gravedad del objeto desvía y enfoca las ondas de radio, creando patrones de interferencia en el espectro dinámico de la ráfaga que revelan la masa de la lente.
Dos candidatos
El equipo identificó dos firmas de este tipo. FRB 20190131D parece haber sido lentificada por un objeto de 280 a 467 masas solares. FRB 20211115A apunta a una lente de 539 a 609 masas solares. Ambas caen directamente en el régimen de masa intermedia, cerrando la brecha entre los agujeros negros de masa estelar de aproximadamente 10 masas solares y las masas solares de más de un millón de los agujeros negros supermasivos.
Si no hay galaxias intervinientes a lo largo de la línea de visión hacia estas FRB, los dos objetos podrían ser agujeros negros de masa intermedia aislados de origen primordial, lo que significa que se formaron poco después del Big Bang en lugar de mediante colapso estelar. En ese escenario, los agujeros negros primordiales en este rango de masa representarían aproximadamente el 4% de la materia oscura.
Una sonda limpia
El microlente FRB ofrece una forma limpia de detectar objetos oscuros y compactos que de otro modo serían invisibles para los telescopios. A diferencia de las búsquedas tradicionales de agujeros negros de masa intermedia que se basan en firmas de ondas gravitacionales o emisiones de rayos X de acreción, el microlente funciona independientemente de si el agujero negro está activamente alimentándose.
La técnica tiene sus advertencias. El equipo advirtió que será esencial una comprensión más profunda de si los mecanismos de emisión de FRB pueden producir señales similares a lentes antes de que el método pueda establecerse plenamente como una herramienta estándar.
Si los candidatos no son eventos de lente genuinos, el límite superior de los agujeros negros primordiales de masa intermedia por encima de 300 masas solares se sitúa en aproximadamente el 13% de la materia oscura con un 95% de confianza.
Los hallazgos fueron publicados como un preprint revisado en arXiv el 23 de julio.
Traducido por Alessandra