Was 49, agujeros negros supermasivos en formación.

NuSTAR investiga una fusión de galaxias.

Esta imagen óptica muestra el sistema Was 49 que consiste en una galaxia grande, Was 49a que se fusiona con una galaxia enana mucho más pequeña, Was 49b. Crédito: DCT/NRL  

Un agujero negro supermasivo dentro de una pequeña galaxia desafía las ideas de los científicos acerca de lo que sucede cuando dos galaxias se convierten en una.

Was 49 es el nombre de un sistema que consiste en una galaxia de disco grande, conocida como Was 49a que se está fusionando con una galaxia enana mucho más pequeña llamada Was 49b. La galaxia enana gira dentro del disco de la galaxia más grande, a unos 26.000 años luz de su centro. Gracias a la misión de la NASA Nuclear Spectroscopic Telescope Array (NuSTAR), los científicos han descubierto que la galaxia enana es tan luminosa en rayos X de alta energía que debe albergar un agujero negro supermasivo mucho más grande y más potente de lo esperado.

"Este es un sistema completamente único y va en contra de lo que entendemos de las fusiones de galaxias", dijo Nathan Secrest, autor principal del estudio y becario postdoctoral en el Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos en Washington.

Los datos de NuSTAR y el Sloan Digital Sky Survey sugieren que la masa del agujero negro de la galaxia enana es enorme, en comparación con galaxias de tamaño similar, en más del 2 por ciento de la propia masa de la galaxia.

Imagen de artista del NuSTAR.

"No pensamos que las galaxias enanas recibieran agujeros negros supermasivos tan grandes", dijo Secrest. "Este agujero negro podría ser cientos de veces más masivo de lo que podríamos esperar para una galaxia de este tamaño, dependiendo de cómo la galaxia evolucionó en relación con otras galaxias".

El agujero negro de la galaxia enana es el motor de un núcleo galáctico activo (AGN), un fenómeno cósmico en el que la radiación de alta energía emerge como un agujero negro que devora el gas y el polvo. Este AGN particular parece estar cubierto por una estructura en forma de disco de gas y polvo. Las misiones de Chandra y Swift de la NASA se utilizaron para caracterizar aún más la emisión de rayos X.

Normalmente, cuando dos galaxias empiezan a fusionarse, el agujero negro central de la galaxia más grande se vuelve activo convirtiéndose en un devorador de gas y polvo, arrojando rayos x de alta energía a medida que la materia se convierte en energía. Esto se debe a que, a medida que las galaxias se acercan, sus interacciones gravitatorias crean un chorro que canaliza el gas en el agujero negro central de la galaxia más grande. Pero en este caso, la galaxia más pequeña alberga un AGN, Nucleo Galáctico Activo, más luminoso con un agujero negro supermasivo más activo y el agujero negro central de la galaxia más grande es relativamente silencioso.

Una imagen óptica del sistema Was 49, compilada usando observaciones del Telescopio Discovery Channel de 4,3 metros en Happy Jack, Arizona, usa los mismos filtros de color que el Sloan Digital Sky Survey. Dado que Was 49 está tan lejos, estos colores están optimizados para separar la emisión de gases altamente ionizados, como la región de color rosa alrededor del agujero negro supermasivo de alimentación, desde la luz normal de las estrellas, que se muestra en verde. Esto permitió a los astrónomos determinar con mayor precisión el tamaño de la galaxia enana que alberga el agujero negro supermasivo.

Telescopio Discovery Channel de 4,3 metros.

La emisión de color rosa se destaca en una nueva imagen debido a la intensa radiación ionizante que emana de la potente AGN. Enterrado dentro de esta región de ionización intensa es una tenue colección de estrellas, que se cree que son parte de la galaxia que rodea el enorme agujero negro. Estas sorprendentes características se encuentran en las afueras de la galaxia espiral mucho más grande Was 49a, que aparece verdoso en la imagen debido a la distancia a la galaxia y los filtros ópticos utilizados.

Los científicos todavía están tratando de averiguar por qué el agujero negro supermasivo de la galaxia enana Was 49b es tan grande. Puede que ya haya sido grande antes de la fusión, o puede haber crecido durante la fase muy temprana de la fusión.

"Este estudio es importante porque puede dar una nueva perspectiva de cómo los agujeros negros supermasivos se forman y crecen en tales sistemas", dijo Secrest. "Al examinar sistemas como este, podemos encontrar pistas sobre cómo se formó el agujero negro supermasivo de nuestra propia galaxia."

En varios cientos de millones de años, los agujeros negros de las galaxias grandes y pequeñas se fusionarán en una enorme bestia.

NuSTAR es una misión de Small Explorer dirigida por Caltech y administrada por JPL para la Dirección de Misión Científica de la NASA en Washington. NuSTAR fue desarrollado en colaboración con la Universidad Técnica de Dinamarca y la Agencia Espacial Italiana (ASI). La nave espacial fue construida por Orbital Sciences Corp., Dulles, Virginia. El centro de operaciones de misión de NuSTAR está en UC Berkeley, y el archivo de datos oficial está en el Centro de Investigación de Archivos Científicos de Astrofísica de Alta Energía de la NASA. ASI proporciona la estación terrestre de la misión y un archivo espejo. JPL es administrado por Caltech para la NASA.

Publicado en NuSTAR el 27 de marzo del 2.017.