CXO J101527.2 + 625911, agujero negro.

Los astrónomos persiguen a un renegado agujero negro supermasivo.

Ilustración de autor del agujero negro renegado.

Los agujeros supermasivos son generalmente objetos estacionarios, sentados en los centros de la mayoría de las galaxias. Sin embargo, utilizando datos del observatorio Chandra de rayos X de la NASA y otros telescopios, los astrónomos recientemente cazaron lo que podría ser un agujero negro supermasivo que puede estar en movimiento.

Este posible agujero negro renegado, que contiene alrededor de 160 millones de veces la masa de nuestro Sol, se encuentra en una galaxia elíptica a unos 3.900 millones de años luz de la Tierra. Los astrónomos están interesados ​​en estos movimientos de agujeros negros supermasivos porque pueden revelar más sobre las propiedades de estos objetos enigmáticos.

Este agujero negro puede haber "retrocedido", en la terminología utilizada por los científicos, cuando dos pequeños agujeros negros supermasivos chocaron y se fusionaron para formar uno aún más grande. Al mismo tiempo, esta colisión habría generado ondas gravitacionales que se emitieron más fuertemente en una dirección que en otras. Este recién formado agujero negro podría haber recibido una patada en la dirección opuesta a aquellas ondas gravitatorias más fuertes. Esta patada habría empujado al agujero negro fuera del centro de la galaxia, como se muestra en la ilustración del artista.

La fuerza de la patada depende de la velocidad y la dirección de giro de los dos agujeros negros más pequeños antes de que se fusionen. Por lo tanto, la información acerca de estas importantes pero evasivas propiedades puede obtenerse estudiando la velocidad de retroceso de los agujeros negros.

Los astrónomos encontraron este candidato de agujero negro de retroceso tamizando a través de rayos X y datos ópticos para miles de galaxias. Primero, utilizaron observaciones de Chandra para seleccionar galaxias que contienen una fuente de rayos X brillante y se observaron como parte de la Sloan Digital Sky Survey (SDSS). La emisión de rayos X brillante es una característica común de los agujeros negros supermasivos que están creciendo rápidamente.

A continuación, los investigadores buscaron ver si las observaciones del Telescopio Espacial Hubble de estas galaxias brillantes de rayos X revelaban dos picos cerca de su centro en la imagen óptica. Estos dos picos pueden mostrar que hay un par de agujeros negros supermasivos o que un agujero negro que retrocede se ha alejado del grupo de estrellas en el centro de la galaxia.

Si se cumplieron estos criterios, los astrónomos examinaron los espectros SDSS, que muestran cómo la cantidad de luz óptica varía con la longitud de onda. Si los investigadores encontraron signos indicadores en los espectros indicativos de la presencia de un agujero negro supermasivo, siguieron con un examen aún más detallado de esas galaxias.

Después de toda esta búsqueda, un buen candidato para un agujero negro de retroceso fue descubierto. La imagen izquierda de la entrada es de los datos de Hubble, que muestra dos puntos brillantes cerca del centro de la galaxia. Uno de ellos está situado en el centro de la galaxia y el otro se encuentra a unos 3.000 años luz de distancia del centro. La última fuente muestra las propiedades de un agujero negro supermasivo en crecimiento y su posición coincide con la de una fuente de rayos X brillante detectada con Chandra (imagen derecha en recuadro). Usando datos del SDSS y el telescopio Keck en Hawai, el equipo determinó que el agujero negro en crecimiento localizado cerca, pero visiblemente desplazado desde el centro de la galaxia tiene una velocidad que es diferente de la galaxia. Estas propiedades sugieren que esta fuente puede ser un agujero negro supermasivo de retroceso.

La galaxia huésped del posible agujero negro de retroceso también muestra alguna evidencia de perturbación en sus regiones externas, lo cual es una indicación de que una fusión entre dos galaxias ocurrió en el pasado relativamente reciente. Puesto que se piensa que las fusiones de agujeros negros supermasivos ocurren cuando sus galaxias de acogida se fusionan, esta información apoya la idea de un agujero negro de retroceso en el sistema.

Además, las estrellas se están formando a un ritmo elevado en la galaxia, a varios cientos de veces la masa del Sol por año. Esto coincide con las simulaciones por ordenador, que predicen que las tasas de formación estelar pueden ser mejoradas para fusionar galaxias particularmente aquellas que contienen agujeros negros de retroceso.

Otra posible explicación de los datos es que dos agujeros negros supermasivos están situados en el centro de la galaxia, pero uno de ellos no produce radiación detectable porque está creciendo muy lentamente. Los investigadores favorecen la explicación del agujero negro de retroceso, pero se necesitan más datos para fortalecer su caso.

Un documento que describe estos resultados fue recientemente aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal y está disponible en línea. El primer autor es Dongchan Kim del Observatorio Nacional de Radio Astronomía en Charlottesville, Virginia. El Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa de Chandra para la Dirección de Misión Científica de la NASA en Washington. El Smithsonian Astrophysical Observatory en Cambridge, Massachusetts, controla la ciencia de Chandra y las operaciones de vuelo.

Crédito:

Rayos X: NASA / CXC / NRAO / D.-C.Kim; 

Óptico: NASA / STScI; 

Ilustración: NASA / CXC / M.Weiss