Crecimiento en galaxias.
Abell 2597, las lluvias cósmicas frenan el crecimiento de la galaxia.
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| Imágenes de rayos X, ópticas y H-alfa de Abell 2597. Un estudio de Chandra de más de 200 cúmulos de galaxias ha ayudado a determinar cómo los agujeros negros gigantes en sus centros afectan el crecimiento y la evolución de su galaxia anfitriona. Este estudio, que incluye Abell 2597 que se muestra aquí, reveló que una forma inusual de precipitación cósmica permite un circuito de retroalimentación de enfriamiento y calentamiento, sofocando la formación de estrellas en el medio de estos cúmulos de galaxias. Estas imágenes de Abell 2597 muestran rayos X de Chandra, datos ópticos del Hubble y el Estudio del Cielo Digitalizado, y la emisión de átomos de hidrógeno del Telescopio Walter Baade en Chile. (Crédito: Rayos X: NASA / CXC / Michigan State Univ / M.Voit y otros; Óptica: NASA / STScI & DSS; H-alfa: Carnegie Obs./Magellan/W.Baade Telescope / U.Maryland / M. McDonald). |
Utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, los astrónomos han descubierto que el crecimiento de las galaxias que contienen agujeros negros supermasivos se puede frenar debido a un fenómeno denominado precipitación cósmica.
La precipitación cósmica no es un evento climático, ya que comúnmente asociamos la palabra lluvia, aguanieve o nieve. Más bien, es un mecanismo que permite que el gas caliente produzca lluvias de nubes de gas fresco que caen dentro de una galaxia. Los investigadores han analizado los rayos X de más de 200 cúmulos de galaxias y creen que esta precipitación gaseosa es clave para entender cómo los agujeros negros gigantes afectan el crecimiento de las galaxias.
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| Observatorio espacial Chandra de la NASA. |
"Sabemos que las precipitaciones pueden retrasar nuestro camino al trabajo", dijo Mark Voit de la Universidad Estatal de Michigan (MSU) en East Lansing, autor principal del artículo que aparece en el último número de Nature. "Ahora tenemos evidencia de que también puede ralentizar la formación de estrellas en galaxias con enormes agujeros negros".
Los astrónomos han buscado durante mucho tiempo la comprensión de cómo los agujeros negros supermasivos, que pueden ser millones o incluso miles de millones de veces la masa del sol, afectan a sus galaxias anfitrionas.
"Sabemos desde hace bastante tiempo que los agujeros negros supermasivos influyen en el crecimiento de sus galaxias anfitrionas, pero aún no hemos descubierto todos los detalles", dijo la coautora Megan Donahue, también de MSU. "Estos resultados nos acercan un paso más".
El estudio observó algunas de las galaxias más grandes conocidas que se encuentran en el medio de los cúmulos de galaxias. Estas galaxias están incrustadas en enormes atmósferas de gas caliente. Este gas caliente debería enfriarse y se deberían formar muchas estrellas. Sin embargo, las observaciones muestran que algo está obstaculizando el nacimiento estelar.
La respuesta parece estar en los agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias grandes. Bajo condiciones específicas, los grumos de gas pueden irradiar su energía y formar nubes frías que se mezclan con el gas caliente circundante. Algunas de estas nubes forman estrellas, pero otras caen sobre el agujero negro supermasivo, provocando chorros de partículas energéticas que empujan contra el gas que cae y lo recalientan, evitando que se formen más estrellas. Este ciclo de enfriamiento y calentamiento crea un circuito de retroalimentación que regula el crecimiento de las galaxias.
"Podemos decir que un pronóstico del tiempo típico para el centro de una galaxia masiva es este: nublado con la posibilidad de que salga calor de un gran agujero negro", dijo el coautor Greg Bryan de la Universidad de Columbia en Nueva York.
Voit y sus colegas usaron los datos de Chandra para estimar cuánto tiempo tomaría para que el gas se enfriara a diferentes distancias de los agujeros negros en el estudio. Usando esa información, pudieron predecir con precisión el "clima" alrededor de cada uno de los agujeros negros.
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| Telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA. |
Descubrieron que el circuito de retroalimentación de precipitación impulsado por la energía producida por los chorros del agujero negro evita que las lluvias de nubes frías se vuelvan demasiado fuertes. Los datos de Chandra indican que la regulación de esta precipitación ha estado ocurriendo durante los últimos 7 mil millones de años o más.
"Sin estos agujeros negros y sus chorros, las galaxias centrales de los cúmulos de galaxias tendrían muchas más estrellas que hoy", dijo el coautor Michael McDonald del Instituto de Tecnología de Massachusetts en Cambridge.
Mientras que una lluvia de nubes frías parece jugar un papel clave en la regulación del crecimiento de algunas galaxias, los investigadores han encontrado otras galaxias donde la precipitación cósmica se había apagado. El intenso calor en estas galaxias centrales, posiblemente al colisionar con otro cúmulo de galaxias, probablemente "secó" la precipitación alrededor del agujero negro.
Los estudios futuros probarán si este proceso de retroalimentación del agujero negro de precipitación también regula la formación de estrellas en galaxias más pequeñas, incluida nuestra propia galaxia, la Vía Láctea.
Una preimpresión del estudio de la naturaleza está disponible en línea. El estudio se basa en el trabajo de Voit y Donahue que se publicó en el 20 de enero de The Astrophysical Journal Letters y también está disponible en línea.
El Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la Dirección de Misión Científica de la agencia en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsonian de Cambridge, Massachusetts, controla la ciencia y las operaciones de vuelo de Chandra.
Una imagen interactiva, un podcast y un video sobre los hallazgos están disponibles en:
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Contactos de medios:
Felicia Chou
Sede, Washington
202-358-0257
Janet Anderson
Marshall Space Flight Center
256-544-6162
Megan Watzke
Centro de rayos X Chandra, Cambridge, Massachusetts.
617-496-7998
• Comunicado de prensa del 4 de marzo del 2.015, enlace publicación.
