ALMA y MUSE detectan una fuente galáctica.

Observan fuente cósmica en todo su esplendor.
Composición del cúmulo de galaxias Abell 2597 mostrando el flujo de gas en forma de fuente, alimentado por el agujero negro supermasivo de la galaxia central. Los datos de ALMA muestran en amarillo el gas frío. En rojo, los datos del instrumento MUSE, instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO, muestran el gas de hidrógeno caliente en la misma región. En color azul-púrpura se ve el gas caliente ionizado y extendido, tal y como lo reflejan los datos del Observatorio Chandra de rayos X. Los datos amarillos de ALMA muestran material que cae y los datos rojos de MUSE material lanzado en un inmenso chorro impulsado por el agujero negro. Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), Tremblay et al.; NRAO/AUI/NSF, B. Saxton; NASA/Chandra; ESO/VLT.

Observaciones hechas con ALMA, junto con datos obtenidos con el espectrógrafo MUSE, instalado en el VLT de ESO, han revelado la existencia de una colosal fuente de gas molecular alimentado por un agujero negro en la galaxia más brillante del cúmulo Abell 2597. Es la primera vez que se observa en un sistema todo el ciclo galáctico de entrada y salida que alimenta a esta gigantesca fuente cósmica.

A tan solo mil millones de años luz, en el cercano cúmulo de galaxias conocido como Abell 2597, hay una gigantesca fuente galáctica. En el corazón de una galaxia distante se ha observado un agujero negro masivo bombeando un gran chorro de gas molecular frío hacia el espacio, que luego vuelve a caer sobre el agujero negro cual diluvio intergaláctico. La entrada y salida de materia de tamaña fuente cósmica nunca habían sido observadas juntas, y tienen su origen en el interior de la galaxia más brillante del cúmulo Abell 2597, a 100.000 años-luz de distancia de nosotros.

Esta imagen de las antenas de ALMA sobre el llano de Chajnantor, a 5000 metros de
altura en los Andes chilenos, fue tomada pocos días antes del comienzo de la Ciencia
Inicial con ALMA. En el llano se pueden ver diecinueve antenas.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/W. Garnier (ALMA).

"Posiblemente, este sea el primer sistema en el cual encontramos evidencias claras de ambos flujos de gas molecular: el frío que va hacia el agujero negro y el que sale o se eleva desde los chorros que lanza el agujero negro", explica Grant Tremblay, investigador del Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian y antiguo becario de ESO, que dirigió este estudio. "El agujero negro supermasivo del centro de esta galaxia gigante actúa como una bomba mecánica en una fuente".

Tremblay y su equipo utilizaron ALMA para rastrear la posición y el movimiento de las moléculas de monóxido de carbono dentro de la nebulosa. Se descubrió que estas moléculas frías, con temperaturas tan bajas como 250–260° C bajo cero, caían hacia el agujero negro. El equipo también utilizó datos de MUSE, un instrumento del VLT (Very Large Telescope) de ESO, para estudiar el gas más caliente, lanzado fuera del agujero negro en forma de chorros.

Un MUSE para el VLT. El Multi Unit Spectroscopic Explorer (MUSE) es un instrumento
de segunda generación en desarrollo para el Very Large Telescope (VLT) de ESO, que
comenzó a funcionar en 2012. MUSE es un espectrógrafo 3D extremadamente
potente e innovador con un amplio campo de visión. Proporcionando espectros
simultáneos de numerosas regiones adyacentes en el cielo. El instrumento se alimenta de
un nuevo sistema de óptica adaptativa de láser múltiple en el VLT. El desarrollo de MUSE
ha sido una experiencia clave para los instrumentos de próxima generación, tanto para
el VLT como para el planificador extremadamente grande planificado (ELT). El
programa de instrumentación VLT es el más ambicioso jamás concebido para un
solo observatorio. Crédito: ESO.

"Aquí lo destacado es el análisis acoplado, muy detallado, de la fuente, utilizando datos de ALMA y MUSE", explica Tremblay. "Las dos instalaciones combinadas ofrecen un resultado increíblemente potente".

Unidos, estos dos conjuntos de datos forman una imagen completa del proceso; el gas frío cae hacia el agujero negro, encendiendo el agujero negro y provocando que este lance chorros rápidos de plasma incandescente hacia el vacío. Luego, estos chorros emergen del agujero negro formando una espectacular fuente galáctica. Sin esperanza de escapar de las garras gravitatorias de la galaxia, el plasma se enfría, se ralentiza y, finalmente, cae de nuevo hacia el agujero negro en forma de lluvia, donde el ciclo vuelve a empezar.

Esta observación sin precedentes podría arrojar luz sobre el ciclo de vida de las galaxias. El equipo especula que este proceso puede ser no sólo común, sino también esencial para comprender la formación de la galaxia. Aunque ya se habían detectado previamente tanto la entrada como la salida de gas molecular frío, esta es la primera vez que ambos fenómenos se han detectado dentro de un mismo sistema, y por lo tanto la primera evidencia de que forman parte del mismo gran proceso.

Abell 2597 se encuentra en la constelación de Acuario y se llama así por estar incluido en el Catálogo Abell de ricos cúmulos de galaxias. El catálogo también incluye cúmulos como el cúmulo de Fornax, el cúmulo de Hércules, o el cúmulo de Pandora.

Información adicional.
El Very Large Telescope (VLT) es la principal herramienta observacional de la astronomía
europea con base en tierra. Construido en Cerro Paranal, este conjunto de cuatro
telescopios principales y cuatro telescopios auxiliares, ha realizado algunos de los
descubrimientos más interesantes de la astronomía moderna durante sus
20 años de funcionamiento. En Cerro Paranal, visible en esta imagen obtenida
con un drone, también se encuentra el VLT Survey Telescope (VST), en tanto que el
Visible and Infrared Survey Telescope for Astronomy (VISTA) se divisa a lo lejos, en
la siguiente cumbre, por arriba de la plataforma principal.
Crédito: G. Hüdepohl (atacamaphoto.com)/ESO.

Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo científico titulado “A Galaxy-Scale Fountain of Cold Molecular Gas Pumped by a Black Hole”, y aparece en la revista The Astrophysical Journal, enlace artículo.

El equipo está formado por G. R. Tremblay (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, Cambridge, EE.UU.; Centro Yale de Astronomía y Astrofísica, Universidad de Yale, New Haven, EE.UU.); F. Combes (LERMA, Observatorio de París, Universidad de la Sorbona, París, Francia); J. B. R. Oonk (ASTRON, Dwingeloo, Países Bajos; Observatorio de Leiden, Países Bajos); H. R. Russell (Instituto de Astronomía, Universidad de Cambridge, Reino Unido); M. A. McDonald (Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial, Instituto Massachusetts de Tecnología, Cambridge, EE.UU.); M. Gaspari (Departamento de Ciencias Astrofísicas, Universidad de Princeton, EE.UU.); B. Husemann (Instituto Max-Planck de Astronomía, Heidelberg, Alemania); P. E. J. Nulsen (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, Cambridge, EE.UU.; ICRAR, Universidad de Australia Occidental, Crawley, Australia); B. R. McNamara (Departamento de Física y Astronomía, Universidad de Waterloo, Canadá); S. L. Hamer (CRAL, Observatorio de Lyon, Universidad de Lyon, Francia); C. P. O’Dea (Departamento de Física y Astronomía, Universidad de Manitoba, Winnipeg, Canadá; Escuela de Física y Astronomía, Instituto Rochester de Tecnología, EE.UU.); S. A. Baum (Escuela de Física y Astronomía, Instituto Rochester de Tecnología, EE.UU. Facultad de Ciencias, Universidad de Manitoba, Winnipeg, Canadá); T. A. Davis (Escuela de Física y Astronomía, Universidad de Cardiff, Reino Unido); M. Donahue (Departamento de Física y Astronomía, Universidad del Estado de Míchigan, East Lansing, EE.UU.); G. M. Voit (Departamento de Física y Astronomía, Universidad del Estado de Míchigan, East Lansing, EE.UU.); A. C. Edge (Departamento de Física, Universidad de Durham, Reino Unido); E. L. Blanton (Departamento de Astronomía e Instituto de Investigación en Astrofísica, Universidad de Boston, EE.UU.); M. N. Bremer (Laboratorio de Física H. W. Wills, Universidad de Bristol, Reino Unido); E. Bulbul (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, Cambridge, EE.UU.); T. E. Clarke (División de Teledetección del Laboratorio de Investigación Naval, Washington, DC, EE.UU.); L. P. David (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, Cambridge, EE.UU.); L. O. V. Edwards (Departamento de Fíisica, Universidad Politécnica del Estado de California, San Luis Obispo, EE.UU.); D. Eggerman (Centro Yale de Astronomía y Astrofísica, Universidad de Yale, New Haven, EE.UU.); A. C. Fabian (Instituto de Astronomía, Universidad de Cambridge, Reino Unido); W. Forman (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, Cambridge, EE.UU.); C. Jones (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, Cambridge, EE.UU.); N. Kerman (Centro Yale de Astronomía y Astrofísica, Universidad de Yale, New Haven, EE.UU.); R. P. Kraft (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, Cambridge, EE.UU.); Y. Li (Centro de Astrofísica Computacional, Instituto Flatiron, Nueva York, EE.UU.; Departamento de Astronomía, Universidad de Michigan, Ann Arbor, EE.UU.); M. Powell (Centro Yale de Astronomía y Astrofísica, Universidad de Yale, New Haven, EE.UU.); S. W. Randall (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, Cambridge, EE.UU.); P. Salomé (LERMA, Observatorio de París, Universidad de la Sorbona, París, Francia); A. Simionescu (Instituto del Espacio y de Ciencias Aeronáuticas [ISAS], Kanagawa, Japón); Y. Su (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, Cambridge, EE.UU.); M. Sun (Departamento de Física y Astronomía, Universidad de Alabama en Huntsville, EE.UU.); C. M. Urry (Centro Yale de Astronomía y Astrofísica, Universidad de Yale, New Haven, EE.UU.); A. N. Vantyghem (Departamento de Física y Astronomía, Universidad de Waterloo, Canadá); B. J. Wilkes (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, Cambridge, EE.UU.) y J. A. ZuHone (Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, Cambridge, EE.UU.).

Imagen de ALMA del gas molecular frío en Abell 2597.
Crédito: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), G. Tremblay et al.

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de quince países: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con Chile, país anfitrión, y Australia como aliado estratégico. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope junto con su interferómetro VLTI (Very Large Telescope Interferometer), el más avanzado del mundo, así como dos telescopios de rastreo: VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía), que trabaja en el infrarrojo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT), que rastrea en luz visible. ESO también es socio de dos instalaciones en Chajnantor, APEX y ALMA, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Finalmente, en Cerro Armazones, cerca de Paranal, ESO está construyendo el ELT (Extremely Large Telescope), de 39 metros, que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

Las traducciones de las notas de prensa de ESO las llevan a cabo miembros de la Red de Divulgación de la Ciencia de ESO (ESON por sus siglas en inglés), que incluye a expertos en divulgación y comunicadores científicos de todos los países miembros de ESO y de otras naciones.

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