Un agujero negro activo en el "Ojo de Sauron".

NGC 4151.
Imagen compuesta de NGC 4151 formada por rayos X, radio e hidrógeno cargado positivamente.

Esta imagen compuesta muestra la región central de la galaxia espiral NGC 4151, llamada por los astrónomos el "Ojo de Sauron" por su similitud con el ojo del personaje malévolo en "El señor de los anillos". En la "pupila" del ojo, los rayos X (azul) del observatorio de rayos X Chandra se combinan con datos ópticos (amarillo) que muestran hidrógeno cargado positivamente ("H II") a partir de observaciones con el Telescopio Jacobus Kapteyn de 1 metro en La Palma. El rojo alrededor de la pupila muestra hidrógeno neutral detectado por observaciones de radio con Very Large Array de la NSF. Este hidrógeno neutro es parte de una estructura cerca del centro de NGC 4151 que ha sido distorsionada por interacciones gravitacionales con el resto de la galaxia e incluye material que cae hacia el centro de la galaxia. Las manchas amarillas alrededor de la elipse roja son regiones donde la formación estelar ha ocurrido recientemente.

Imagen de rayos X de NGC 4151.

Un estudio reciente ha demostrado que la emisión de rayos X fue probablemente causada por un estallido impulsado por el agujero negro supermasivo ubicado en la región blanca en el centro de la galaxia. La evidencia de esta idea proviene de la elongación de los rayos X que van desde la parte superior izquierda a la parte inferior derecha y detalles del espectro de rayos X. También hay signos de interacciones entre una fuente central y el gas circundante, particularmente el arco amarillo de emisión de H II ubicado arriba y a la izquierda del agujero negro.

Se han propuesto dos escenarios diferentes para explicar la emisión de rayos X. Una posibilidad es que el agujero negro central creció mucho más rápidamente hace unos 25.000 años (en el marco temporal de la Tierra) y la radiación del material que cayó sobre el agujero negro era tan brillante que despojó a los electrones de los átomos del gas en su camino interior. Luego se emitieron rayos X cuando los electrones se recombinaron con estos átomos ionizados.

La segunda posibilidad también implicó un ingreso sustancial de material en el agujero negro hace relativamente poco tiempo. En este escenario, la energía liberada por el material que fluye hacia el agujero negro en un disco de acreción creó una salida de gas vigorosa de la superficie del disco. Este gas que fluye directamente calienta el gas en su camino a las temperaturas de emisión de rayos X. A menos que el gas esté confinado de alguna manera, se expandiría lejos de la región en menos de 100.000 años. En ambos escenarios, la cantidad de tiempo relativamente corta desde el último episodio de alta actividad por el agujero negro puede implicar que dichos estallidos ocupen al menos aproximadamente el 1% de la vida útil del agujero negro.

NGC 4151 se encuentra a unos 43 millones de años luz de la Tierra y es una de las galaxias más cercanas que contiene un agujero negro que crece activamente. Debido a esta proximidad, ofrece una de las mejores posibilidades de estudiar la interacción entre un agujero negro supermasivo activo y el gas circundante de su galaxia anfitriona. Tal interacción, o "retroalimentación", se reconoce que juega un papel clave en el crecimiento de los agujeros negros supermasivos y sus galaxias anfitrionas. Si la emisión de rayos X en NGC 4151 proviene del gas caliente calentado por la salida del agujero negro central, sería una fuerte evidencia de retroalimentación de los agujeros negros activos al gas circundante en las escalas de las galaxias. Esto se asemejaría a la retroalimentación a mayor escala, observada en escalas de cúmulos de galaxias, desde agujeros negros activos que interactúan con el gas circundante, como se ve en objetos como el Cúmulo de Perseus.

Estos resultados se publicaron en la edición del 20 de agosto de 2010 de The Astrophysical Journal Letters, enlace artículo. Los autores fueron Junfeng Wang y Giuseppina Fabbiano del Centro Harvard Smithsonian de Astrofísica (CfA), Guido Risaliti de CfA e INAF-Arcetri Observatory, en Firenze, Italia, Martin Elvis de CfA, Carole Mundell de Liverpool John Moores University en Birkenhead, Reino Unido , Gaelle Dumas y Eva Schinnerer del Instituto Max Planck de Astrofísica en Heidelberg, Alemania, y Andreas Zezas, de CfA y la Universidad de Creta en Grecia.

Crédito:
Rayos X: NASA / CXC / CfA / J.Wang et al.; 
Óptica: Grupo de Telescopios Isaac Newton, La Palma / Telescopio Jacobo Kapteyn, 
Radio: NSF / NRAO / VLA

• Fecha de lanzamiento 10 de marzo de 2011, publicación.