Los científicos descubren una agujero negro que realiza tres comidas al día.
El agujero negro supermasivo de la galaxia GSN 069.
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| Se ha encontrado evidencia de un agujero negro supermasivo que consume grandes cantidades de material aproximadamente tres veces al día. Los datos provienen del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el XMM-Newton de la ESA tomados en el lapso de 54 días a partir de finales de 2018. Los telescopios de rayos X en órbita detectaron explosiones regulares del agujero negro en el centro de la galaxia llamado GSN 069. Los astrónomos estiman que cada "comida" contiene la masa aproximadamente cuatro veces la de la Luna. Crédito: Rayos X: NASA / CXO / CSIC-INTA / G.Miniutti et al .; Óptico: DSS. |
Hay un dicho que dice que no es saludable saltear comidas. Aparentemente, un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia a millones de años luz de distancia ha recibido el mensaje.
Un equipo de astrónomos encontró ráfagas de rayos X que se repiten cada nueve horas desde el centro de una galaxia llamada GSN 069. Obtenido con el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea, estos datos indican que el agujero negro supermasivo ubicado allí está consumiendo grandes cantidades de material en un horario regular.
Mientras que los científicos habían encontrado previamente dos agujeros negros de "masa estelar" (que pesan aproximadamente 10 veces la masa del Sol) ocasionalmente experimentando explosiones regulares antes, este comportamiento nunca se ha detectado en un agujero negro supermasivo hasta ahora.
El agujero negro en el centro de GSN 069, ubicado a 250 millones de años luz de la Tierra, contiene aproximadamente 400.000 veces la masa del Sol. Los investigadores estiman que el agujero negro está consumiendo aproximadamente cuatro lunas de material aproximadamente tres veces al día. Eso equivale a casi un billón de billones de libras en el agujero negro por alimentación.
"Este agujero negro está en un plan de comidas como nunca antes habíamos visto", dijo Giovanni Miniutti del Centro de Astrobiología de la ESA en España, el primer autor de un artículo de Nature, publicado hoy, que describe estos resultados. "Este comportamiento es tan inédito que tuvimos que acuñar una nueva expresión para describirlo:" Erupciones cuasi periódicas de rayos X "".
El XMM-Newton de la ESA fue el primero en observar este fenómeno en GSN 069 con la detección de dos ráfagas el 24 de diciembre de 2018. Miniutti y sus colegas luego siguieron con más observaciones de XMM-Newton el 16 y 17 de enero de 2019, y encontraron cinco arrebatos . Las observaciones de Chandra menos de un mes después, el 14 de febrero, revelaron tres arrebatos adicionales.
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| Las variaciones en el brillo de rayos X del agujero negro activo en el núcleo de la galaxia distante GSN 069, a unos 250 millones de años luz de distancia, según lo registrado por el observatorio de rayos X XMM-Newton de la ESA (azul) y el observatorio de rayos X Chandra de la NASA ( rojo). El gráfico muestra el brillo de rayos X de la fuente en relación con su nivel 'latente'. Se observó por primera vez que esta fuente experimentaba destellos antes vistos el 24 de diciembre de 2018, cuando su brillo aumentó repentinamente hasta un factor 100, luego se atenuó a sus niveles normales en una hora y se encendió nuevamente nueve horas más tarde. Otras observaciones realizadas durante un período de 54 días confirmaron este comportamiento fulgurante, con 'erupciones cuasi periódicas', o QPE detectados cada nueve horas. Aunque nunca antes se observó, los científicos piensan que las erupciones periódicas como estas podrían ser bastante comunes en el Universo. Copyright: ESA / XMM-Newton; NASA / CXC; G. Miniutti (CAB, CSIC-INTA, España). |
"Al combinar los datos de estos dos observatorios de rayos X, hemos rastreado estas explosiones periódicas durante al menos 54 días", dijo el coautor Richard Saxton del Centro Europeo de Astronomía Espacial en Madrid, España. "Esto nos brinda una oportunidad única para presenciar el flujo de materia en un agujero negro supermasivo que se acelera y se ralentiza repetidamente".
Durante los estallidos, la emisión de rayos X se vuelve aproximadamente 20 veces más brillante que durante los momentos de silencio. La temperatura del gas que cae hacia el agujero negro también sube, de aproximadamente un millón de grados Fahrenheit durante los períodos tranquilos a aproximadamente 2.5 millones de grados Fahrenheit durante los arrebatos. La temperatura de este último es similar a la del gas que se encuentra alrededor de los agujeros negros supermasivos que crecen más activamente.
El origen de este gas caliente ha sido un misterio de larga data porque parece estar demasiado caliente para asociarse con el disco de materia que cae alrededor de los agujeros negros. Aunque su origen también es un misterio en GSN 069, la capacidad de estudiar un agujero negro supermasivo donde el gas caliente se forma repetidamente y luego desaparece puede proporcionar pistas importantes.
"Creemos que el origen de la emisión de rayos X es una estrella que el agujero negro se ha roto parcial o completamente y está consumiendo poco a poco". dijo la coautora Margherita Giustini, también del Centro de Astrobiología de la ESA. "Pero en cuanto a las explosiones repetidas, esta es una historia completamente diferente cuyo origen necesita ser estudiado con más datos y nuevos modelos teóricos".
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| Imágenes de rayos X y ópticas de GSN 069. Los datos de Chandra y XMM-Newton, tomados en un lapso de 54 días, revelaron que un agujero negro supermasivo está emitiendo rayos X cada nueve horas. Esto indica que este agujero negro, que contiene aproximadamente 400,000 masas solares, consume cantidades significativas de material aproximadamente tres veces por día. Esta es la primera vez que se ve un comportamiento tan repetitivo en un agujero negro supermasivo. Estas imágenes muestran datos de luz visible DSS de campo amplio alrededor de la galaxia conocida como GSN 069, junto con datos de primer plano de Chandra tomados el 14 y 15 de febrero de 2019. (Tenga en cuenta que para mostrar claramente que la fuente de Chandra se encuentra en GSN 069, el el tamaño del cuadro en el centro de la imagen DSS es aproximadamente diez veces mayor que el campo Chandra en el recuadro). Crédito: Rayos X: NASA / CXO / CSIC-INTA / G.Miniutti et al .; Óptico: DSS. |
El consumo de gas de una estrella interrumpida por un agujero negro supermasivo se ha observado antes, pero nunca acompañado de ráfagas de rayos X repetitivas. Los autores sugieren que hay dos posibles explicaciones para las explosiones. Una es que la cantidad de energía en el disco se acumula hasta que se vuelve inestable y la materia cae rápidamente en el agujero negro produciendo las explosiones. El ciclo luego se repetiría. Otra es que hay una interacción entre el disco y un cuerpo secundario que orbita el agujero negro, quizás el remanente de la estrella parcialmente interrumpida.
Los datos de Chandra fueron cruciales para este estudio porque pudieron mostrar que la fuente de rayos X se encuentra en el centro de la galaxia anfitriona, que es donde se espera que esté un agujero negro supermasivo. La combinación de datos de Chandra y XMM-Newton implica que el tamaño y la duración de las comidas del agujero negro han disminuido ligeramente, y la brecha entre las comidas ha aumentado. Las observaciones futuras serán cruciales para ver si la tendencia continúa.
Los agujeros negros supermasivos suelen ser más grandes que GSN 069, con masas de millones o incluso miles de millones de soles. Cuanto más grande sea el agujero negro, más lentas serán sus fluctuaciones en el brillo, por lo que en lugar de erupcionar cada nueve horas, deberían hacerlo cada pocos meses o años, lo que probablemente explica por qué las erupciones cuasi periódicas nunca se vieron antes.
En algunos casos, se han observado ejemplos de grandes aumentos o disminuciones en la cantidad de rayos X producidos por los agujeros negros, utilizando observaciones repetidas durante meses o incluso años. Los cambios en algunos objetos son mucho más rápidos de lo esperado por la teoría estándar de discos de materia que cae alrededor de los agujeros negros, pero podrían explicarse naturalmente si experimentaran un comportamiento similar al GSN 069.
Junto con los datos de Chandra y XMM-Newton, el equipo de investigación internacional utilizó datos del observatorio de rayos X Swift de la NASA, el telescopio espacial Hubble de la NASA / ESA, la matriz muy grande Karl G. Jansky de NRAO en Nuevo México, EE. UU., La matriz compacta del telescopio Australia de CSIRO en Australia, y el radiotelescopio MeerKAT de SARAO en Sudáfrica.
Este artículo aparece en la edición del 11 de septiembre de 2019 de la revista Nature, enlace artículo. El Marshall Space Flight Center de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla las operaciones científicas y de vuelo desde Cambridge, Massachusetts.
Los astrónomos encontraron ráfagas de rayos X que se repiten cada nueve horas desde el agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia GSN 069. Al combinar datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el XMM-Newton de la ESA, los investigadores observaron este agujero negro durante un lapso de casi dos meses. Durante ese tiempo, vieron la salida de rayos X del agujero negro subir y bajar en un patrón repetitivo. Esto es evidencia de que el agujero negro está consumiendo una gran cantidad de material, 4 veces más que la Luna, aproximadamente cada 9 horas. Se ha visto "comer" regularmente en agujeros negros de masa estelar, pero nunca en sus primos supermasivos de agujeros negros mucho más grandes. Este sistema brinda a los astrónomos la oportunidad de estudiar cómo fluye el gas caliente alrededor de un agujero negro gigante y, en última instancia, se consume.
Crédito: Rayos X: NASA / CXO / CSIC-INTA / G.Miniutti et al .; Óptico: DSS.
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Contactos de medios:
Megan Watzke
Centro de rayos X Chandra, Cambridge, Massachusetts.
617-496-7998
• Publicado el 11 de septiembre del 2.019, enlace publicación.
