Erupciones de agujero negro supermasivo.

Detectadas erupciones sucesivas del agujero negro supermasivo de la galaxia J1354.

La galaxia J1354 .

La galaxia bajo estudio, llamada SDSS J1354 + 1327 (J1354 para abreviar), está a unos 800 millones de años luz de la Tierra. El equipo utilizó observaciones del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y del Telescopio Espacial Hubble (HST), así como de la W.M. Observatorio Keck en Mauna Kea, Hawaii, y el Observatorio Apache Point (APO) cerca de Sunspot, Nuevo México.

Chandra detectó una fuente de emisión de rayos X brillante y puntual de J1354, un signo revelador de la presencia de un agujero negro supermasivo millones o miles de millones de veces más masivo que nuestro sol. Los rayos X son producidos por gas calentado a millones de grados por las enormes fuerzas gravitacionales y magnéticas cerca del agujero negro. Parte de este gas caerá en el agujero negro, mientras que una porción será expulsada en una salida potente de partículas de alta energía.

HST.

Al comparar imágenes de Chandra y HST, el equipo determinó que el agujero negro está ubicado en el centro de la galaxia, la dirección esperada para dicho objeto. Los datos de rayos X también muestran que el agujero negro supermasivo está incrustado en un pesado velo de gas.

Los datos ópticos indican que, en el pasado, el agujero negro supermasivo parece haber consumido, o acumulado, grandes cantidades de gas al tiempo que explotaba una salida de partículas de alta energía. El flujo de salida finalmente se apagó y luego se volvió a encender unos 100.000 años más tarde. Esta es una fuerte evidencia de que los agujeros negros acumulados pueden apagar y encender su producción de energía en escalas de tiempo que son cortas en comparación con la edad del Universo de 13.800 millones de años.

"Estamos viendo este banquete, eructar y dormir la siesta, y luego festejar y eructar una vez más, que la teoría había predicho", dijo Julie Comerford de la Universidad de Colorado (CU) en el Departamento de Astrofísica y Ciencia Espacial de Boulder, quien dirigió el estudio. "Afortunadamente, sucedió que observamos esta galaxia en un momento en que podíamos ver claramente la evidencia de ambos eventos".

Observatorio Keck en Mauna Kea , Hawaii.

Entonces, ¿por qué el agujero negro tiene dos comidas separadas? La respuesta se encuentra en una galaxia compañera que está vinculada a J1354 por las corrientes de estrellas y el gas producido por una colisión entre las dos galaxias. El equipo concluyó que grupos de material de la galaxia compañera se arremolinaron hacia el centro de J1354 y luego fueron devorados por el agujero negro supermasivo.

El equipo utilizó datos ópticos de HST, Keck y APO para mostrar que los electrones habían sido extraídos de los átomos en un cono de gas que se extiende unos 30.000 años luz al sur del centro de la galaxia. Es probable que esta extracción haya sido causada por una ráfaga de radiación proveniente de las proximidades del agujero negro, lo que indica que se había producido un evento festivo. Hacia el norte encontraron evidencia de una onda de choque, similar a un estampido sónico, ubicado a unos 3.000 años luz del agujero negro. Esto sugiere que se produjo un eructo después de que un grupo diferente de gas se había consumido aproximadamente 100.000 años más tarde.

"Esta galaxia realmente nos tomó por sorpresa", dijo la estudiante de doctorado de CU Boulder Rebecca Nevin, una coautora del estudio que utilizó datos de APO para observar las velocidades e intensidades de la luz del gas y las estrellas en J1354. "Pudimos demostrar que el gas de la parte norte de la galaxia era consistente con el avance de una onda de choque, y que el gas del sur era consistente con un flujo de salida más viejo del agujero negro".

Apache Point Observatory.
Telescopios en el Observatorio APO.

El agujero negro supermasivo de nuestra Vía Láctea probablemente tuvo al menos un eructo en los últimos millones de años. En 2010, otro equipo de investigación descubrió evidencia de un eructo de la Vía Láctea utilizando observaciones del Observatorio de rayos gamma Fermi en órbita para observar el borde de la galaxia. Los astrónomos vieron salidas de gas llamadas "burbujas de Fermi" que brillan en las porciones de rayos gamma, rayos X y ondas de radio del espectro electromagnético. El eructo tendría una causa diferente a la de J1354, ya que la Vía Láctea no interactúa con una galaxia cercana.

"Estos son los tipos de burbujas que vemos después de un evento de alimentación de agujero negro", dijo el compañero de posdoctorado de CU Scott Barrows. "El agujero negro supermasivo de nuestra galaxia ahora está durmiendo la siesta después de una gran comida, al igual que el agujero negro de J1354 en el pasado. Así que también esperamos que nuestro enorme agujero negro se divierta de nuevo, como lo hizo J1354".

El observatorio Chandra.

Otros coautores del nuevo estudio incluyen al becario postdoctoral Francisco Muller-Sánchez de CU Boulder, Jenny Greene de la Universidad de Princeton, David Pooley de la Universidad Trinity, Daniel Stern del Jet Propulsion Laboratory en Pasadena, California, y Fiona Harrison del Instituto de California de tecnología.

Se publicó un documento sobre el tema en una edición reciente de The Astrophysical Journal y está disponible en línea. Julie Comerford presentó los hallazgos del equipo en una conferencia de prensa el 11 de enero de 2018 en la 231 reunión de la Sociedad Astronómica Americana celebrada en Washington D.C. El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, gestiona el programa Chandra para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsonian de Cambridge, Massachusetts, controla la ciencia y las operaciones de vuelo de Chandra.

Contactos de medios:
Megan Watzke
Centro de rayos X Chandra, Cambridge, Massachusetts.
617-496-7998
mwatzke@cfa.harvard.edu

• Comunicado de prensa, 11 de enero del 2.018.