RX J1532.9, un poderoso agujero negro.

RX J1532.9 + 3021, la potencia extrema de un agujero negro es revelada.
RX J1532.

Los astrónomos han utilizado el Observatorio Espacial de Rayos X Chandra de la NASA y una serie de otros telescopios para revelar uno de los agujeros negros más poderosos conocidos. El agujero negro ha creado enormes estructuras en el gas caliente que lo rodea y ha impedido la formación de billones de estrellas.

El agujero negro está en un racimo de galaxias llamado RX J1532.9 + 3021 (RX J1532 para abreviar), ubicado a unos 3.900 millones de años luz de la Tierra en la constelación Corona Borealis. La imagen aquí es un compuesto de datos de rayos X de Chandra revelando el gas caliente en el cúmulo en púrpura y datos ópticos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA mostrando galaxias en amarillo. El racimo es muy brillante en los rayos X, lo que implica que es extremadamente masivo, con una masa de alrededor de un ¡cuatrillón!, ¡mil trillones*!, de veces la del sol. En el centro del cúmulo hay una gran galaxia elíptica que contiene un agujero negro supermasivo.

La gran cantidad de gas caliente cerca del centro del racimo presenta un rompecabezas. El gas caliente que brilla con rayos X debe enfriarse y el gas denso en el centro del racimo se debe enfriar aún más rápido todavía. Se espera entonces que la presión en este gas central frío caiga, haciendo que el gas se afloje hacia la galaxia, formando billones de estrellas a lo largo del camino. Sin embargo, los astrónomos no han encontrado ninguna evidencia de este estallido de estrellas que se forman en el centro de este grupo.

Este problema se ha observado en muchos racimos de galaxias, pero RX J1532 es un caso extremo, donde el enfriamiento del gas debe ser especialmente brutal debido a la alta densidad de gas cerca del centro. De los miles de cúmulos conocidos hasta la fecha, menos de una docena son tan extremas como RX J1532. El grupo de Phoenix es el más extremo, donde, a la inversa, se ha observado que gran número de estrellas se están formando.

¿Qué es lo que detiene la formación de un gran número de estrellas en RX J1532? Las imágenes del Observatorio de Rayos X de Chandra y el Very Large Array (VLA) de Karl G. Jansky de la NSF han proporcionado una respuesta a esta pregunta. La imagen de rayos X muestra dos cavidades grandes (cavity del inglés) en el gas caliente a ambos lados de la galaxia central. La imagen de Chandra ha sido especialmente procesada para enfatizar las cavidades. Ambas cavidades están alineadas con los chorros que se ven en las imágenes de radio del VLA. La ubicación del agujero negro supermasivo entre las cavidades es una fuerte evidencia de que los chorros supersónicos generados por el agujero negro perforaron el gas caliente y lo empujaron a un lado, formando las cavidades.

Los frentes de choque, similares a booms sónicos, causados ​​por las cavidades en expansión y la liberación de energía por las ondas sonoras que reverberan a través del gas caliente proporcionan una fuente de calor que evita que la mayor parte del gas se enfríe y forme nuevas estrellas.

Las cavidades tienen aproximadamente 100.000 años luz de ancho, aproximadamente igual al ancho de la galaxia de la Vía Láctea. La energía necesaria para generarlos está entre los más grandes conocidos en los racimos de galaxias. Por ejemplo, la potencia es casi 10 veces mayor que la requerida para crear las cavidades conocidas en Perseo.

Aunque la energía para alimentar los chorros debe haber sido generada por la materia que cae hacia el agujero negro, no se ha detectado ninguna emisión de rayos X del material que <<cae>>. Este resultado se puede explicar si el agujero negro es "ultramasivo" en lugar de supermasivo, con una masa de más de 10 mil millones de veces la del sol. Tal agujero negro debe ser capaz de producir chorros potentes sin consumir grandes cantidades de masa, lo que resulta en muy poca radiación del material que cae hacia adentro.

Otra posible explicación es que el agujero negro tenga una masa de sólo alrededor de mil millones de veces la del sol, pero está girando muy rápidamente. Tal agujero negro puede producir chorros más potentes que un agujero negro que gira lentamente cuando consume la misma cantidad de materia. En ambas explicaciones el agujero negro es extremadamente masivo.

Una cavidad más distante también se ve en un ángulo diferente con respecto a los chorros, a lo largo de una dirección norte-sur. Es probable que esta cavidad haya sido producida por un chorro de una explosión mucho más antigua del agujero negro. Esto plantea la cuestión de por qué esta cavidad ya no está alineada con los chorros. Hay dos posibles explicaciones. O bien el movimiento a gran escala del gas en el racimo lo ha empujado hacia un lado o el agujero negro está precesando, es decir, temblando como una punta giratoria.

Un artículo que describe este trabajo fue publicado en el número del 10 de noviembre de 2013 de The Astrophysical Journal y está disponible en línea. El primer autor es Julie Hlavacek-Larrondo de la Universidad de Stanford. Los datos de Hubble utilizados en este análisis fueron de la encuesta de Cluster Lensing y Supernova, dirigida por Marc Postman del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial.

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/Stanford/J.Hlavacek-Larrondo y otros;
Óptico: NASA/ESA/STScI/M.Postman & CLASH team

Notas y aclaraciones:
Black Hole => Agujero Negro.
Cavity=> Cavidad.

* La cantidad de cuatrillón es media en estándares americanos no españoles, ejemplos:

USA
Cuatrillón: Mil trillones.
Trillón: Mil billones.
Billón: Mil Millones

España.
Cuatrillón: Millón de trillones.
Trillón: Millón de billones.
Billón: Millón de millones

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