Los campos magnéticos pueden ser la clave para la actividad del agujero negro.

El agujero negro supermasivo activo de Cygnus A.

La concepción artística del núcleo de Cygnus A, incluidos los polvorientos alrededores en forma de rosquilla, llamados toros, y los reactores que se lanzan desde su centro. Los campos magnéticos están ilustrados atrapando el polvo en el toro. Estos campos magnéticos podrían estar ayudando a alimentar el agujero negro oculto en el núcleo de la galaxia al limitar el polvo en el toro y mantenerlo lo suficientemente cerca como para ser devorado por el agujero negro hambriento. Créditos: NASA / SOFIA / Lynette Cook.

Los chorros colimados proporcionan a los astrónomos algunas de las pruebas más poderosas de que un agujero negro supermasivo se esconde en el corazón de la mayoría de las galaxias. Algunos de estos agujeros negros parecen estar activos, absorbiendo el material de sus alrededores y lanzando chorros a velocidades ultra altas, mientras que otros están inactivos, incluso dormidos. ¿Por qué algunos agujeros negros festejan y otros se mueren de hambre? Observaciones recientes del Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja, o SOFIA, están arrojando luz sobre esta cuestión.

Los datos de SOFIA indican que los campos magnéticos están atrapando y confinando polvo cerca del centro de la galaxia activa, Cygnus A, y alimentando material al agujero negro supermasivo en su centro.

El modelo unificado, que intenta explicar las diferentes propiedades de las galaxias activas, establece que el núcleo está rodeado por una nube de polvo en forma de rosquilla, llamada toro. La forma en que se creó y se mantuvo esta estructura oscura nunca ha sido clara, pero estos nuevos resultados de SOFIA indican que los campos magnéticos pueden ser responsables de mantener el polvo lo suficientemente cerca como para ser devorado por el hambriento agujero negro. De hecho, una de las diferencias fundamentales entre galaxias activas como Cygnus A y sus primos menos activos, como nuestra Vía Láctea, puede ser la presencia o ausencia de un campo magnético fuerte alrededor del agujero negro.

El instrumento más nuevo, una cámara de infrarrojos llamada Airborne Widebe Camera-Plus (HAWC +), se instaló en el Observatorio Stratosférico de Astronomía Infrarroja, SOFIA, esta semana año 2.016. Esta es la única cámara astronómica actualmente operativa que crea imágenes utilizando luz infrarroja lejana, lo que permite estudios de etapas tempranas a baja temperatura de la formación de estrellas y planetas. HAWC + incluye un polarímetro, un dispositivo que mide la alineación de las ondas de luz entrantes. Con el polarímetro, HAWC + puede mapear campos magnéticos en regiones de formación estelar y en el ambiente alrededor del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia Vía Láctea. Estos nuevos mapas pueden revelar cómo la fuerza y la dirección de los campos magnéticos afectan la velocidad a la que las nubes interestelares se condensan para formar nuevas estrellas. Un equipo liderado por C. Darren Dowell en el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA e incluyendo participantes de más de una docena de instituciones, desarrolló el instrumento.

Aunque los campos magnéticos celestiales son notoriamente difíciles de observar, los astrónomos han usado la luz polarizada, la luz óptica de la dispersión y la luz de radio de los electrones acelerados, para estudiar los campos magnéticos en las galaxias. Pero las longitudes de onda ópticas son demasiado cortas y las longitudes de onda de radio son demasiado largas para observar el toro directamente. Las longitudes de onda infrarrojas observadas por SOFIA son correctas, lo que permite a los científicos, por primera vez, apuntar y aislar el toro polvoriento.

El nuevo instrumento de SOFIA, la Airborne Widebe Wideband Camera-plus (HAWC +), es especialmente sensible a la emisión infrarroja de los granos de polvo alineados. Esta ha demostrado ser una poderosa técnica para estudiar campos magnéticos y probar una predicción fundamental del modelo unificado: el papel del toro polvoriento en los fenómenos de galaxia activa.

"Siempre es emocionante descubrir algo completamente nuevo", señaló Enrique López-Rodríguez, científico de la USRA en el Centro de Ciencias SOFIA, y el autor principal del informe de este nuevo descubrimiento. “Estas observaciones de HAWC + son únicas. Nos muestran cómo la polarización infrarroja puede contribuir al estudio de las galaxias ".

Las observaciones recientes del corazón de Cygnus A realizadas con HAWC + muestran radiación infrarroja dominada por una estructura polvorienta bien alineada. Combinando estos resultados con datos de archivo del Observatorio Espacial Herschel, el Telescopio Espacial Hubble y el Gran Telescopio Canarias, el equipo de investigación descubrió que esta poderosa galaxia activa, con sus icónicos chorros a gran escala, es capaz de limitar el oscurecido toro que alimenta el agujero negro supermasivo utilizando un fuerte campo magnético.

Los resultados de este estudio se publicaron en la edición del 10 de julio de The Astrophysical Journal Letters, enlace artículo.

Dos imágenes de Cygnus A colocadas una sobre otra para mostrar los chorros de la
galaxia brillando con radiación de radio (mostrada en rojo). Las galaxias en reposo, como
nuestra Vía Láctea, no tienen chorros como este, que pueden estar relacionados con los
campos magnéticos. La imagen amarilla muestra estrellas de fondo y el centro de la
galaxia envuelto en polvo cuando se observa con luz visible. El área observada por
SOFIA está dentro del pequeño punto rojo en el centro.
Créditos: Imagen óptica: NASA / STSiC Imagen de radio: NSF / NRAO / AUI / VLA.

Cygnus A se encuentra en la ubicación perfecta para aprender sobre el papel que juegan los campos magnéticos en la limitación del toro polvoriento y el material de canalización en el agujero negro supermasivo porque es la galaxia activa más cercana y más poderosa. Se necesitan más observaciones de diferentes tipos de galaxias para obtener una imagen completa de cómo los campos magnéticos afectan la evolución del entorno que rodea a los agujeros negros supermasivos. Si, por ejemplo, HAWC + revela una emisión infrarroja altamente polarizada de los centros de galaxias activas pero no de galaxias inactivas, apoyaría la idea de que los campos magnéticos regulan la alimentación de los agujeros negros y refuerzan la confianza de los astrónomos en el modelo unificado de galaxias activas.

SOFIA es un avión de pasajeros Boeing 747SP modificado para llevar un telescopio de 106 pulgadas de diámetro. Es un proyecto conjunto de la NASA y el Centro Aeroespacial Alemán, DLR. El Centro de Investigación Ames de la NASA en Silicon Valley, en California, administra el programa SOFIA, la ciencia y las operaciones de la misión en cooperación con la Asociación de Investigación del Espacio Universitario con sede en Columbia, Maryland, y el Instituto Alemán SOFIA (DSI) en la Universidad de Stuttgart. El avión se mantiene y opera desde el Hangar 703 del Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA, en Palmdale, California.

Última actualización: 26 de octubre de 2018, enlace artículo.

Editor: Kassandra Bell