Tres agujeros negros en curso de colisión.
Un triplete de agujeros negros.
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| Imágenes ópticas y de rayos X de SDSS J0849 + 1114. Un estudio que utiliza datos de Chandra y otros telescopios proporciona la evidencia más sólida hasta ahora de tres agujeros negros supermasivos en un curso de colisión. Los astrónomos piensan que tales trillizos, aunque extremadamente raros, juegan un papel crítico en la forma en que los agujeros negros más grandes crecen con el tiempo. Las imágenes muestran SDSS J084905.51 + 111447.2 en rayos X de Chandra y datos de luz óptica de Hubble y el SDSS. Chandra reveló tres fuentes de rayos X en los centros brillantes de cada galaxia en la fusión, donde los científicos esperan que residan agujeros negros supermasivos. Crédito: Rayos X: NASA / CXC / George Mason Univ./R. Pfeifle y col .; Óptico: SDSS y NASA / STScI. |
Los astrónomos han descubierto tres agujeros negros gigantes dentro de una colisión titánica de tres galaxias. Varios observatorios, incluido el Observatorio de rayos X Chandra y otros telescopios espaciales de la NASA, capturaron el sistema inusual.
El sistema se conoce como SDSS J084905.51 + 111447.2 (SDSS J0849 + 1114 para abreviar) y se encuentra a mil millones de años luz de la Tierra.
Para descubrir esta rara tripleta de agujeros negros, los investigadores necesitaban combinar datos de telescopios tanto en tierra como en el espacio. Primero, el telescopio Sloan Digital Sky Survey (SDSS), que escanea grandes franjas del cielo con luz óptica de Nuevo México, tomó la imagen SDSS J0849 + 1114. Con la ayuda de ciudadanos científicos que participan en un proyecto llamado Galaxy Zoo, fue etiquetado como un sistema de galaxias en colisión.
Luego, los datos de la misión WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) de la NASA revelaron que el sistema brillaba intensamente con luz infrarroja durante una fase en la fusión de galaxias cuando se espera que más de uno de los agujeros negros se alimente rápidamente. Para seguir estas pistas, los astrónomos recurrieron a Chandra y al Gran Telescopio Binocular (LBT) en Arizona.
Los datos de Chandra revelaron fuentes de rayos X, una señal reveladora de material consumido por los agujeros negros, en los centros brillantes de cada galaxia en la fusión, exactamente donde los científicos esperan que residan agujeros negros supermasivos. Chandra y el satélite de la matriz de telescopios espectroscópicos nucleares (NuSTAR) de la NASA también encontraron evidencia de grandes cantidades de gas y polvo alrededor de uno de los agujeros negros, típico de un sistema de fusión de agujeros negros.
Mientras tanto, los datos de luz óptica de SDSS y LBT mostraron firmas espectrales características de material consumido por los tres agujeros negros supermasivos.
"Los espectros ópticos contienen una gran cantidad de información sobre una galaxia", dijo la coautora Christina Manzano-King de la Universidad de California, Riverside. "Se utilizan comúnmente para identificar agujeros negros supermasivos que se acumulan activamente y pueden reflejar el impacto que tienen en las galaxias que habitan".
Una razón por la que es difícil encontrar un triplete de agujeros negros supermasivos es que es probable que estén envueltos en gas y polvo, bloqueando gran parte de su luz. Las imágenes infrarrojas de WISE, los espectros infrarrojos de LBT y las imágenes de rayos X de Chandra evitan este problema, porque la luz infrarroja y de rayos X perforan nubes de gas mucho más fácilmente que la luz óptica.
"Mediante el uso de estos importantes observatorios, hemos identificado una nueva forma de identificar agujeros negros supermasivos triples. Cada telescopio nos da una pista diferente sobre lo que está sucediendo en estos sistemas", dijo Pfeifle. "Esperamos extender nuestro trabajo para encontrar más triples usando la misma técnica".
Tres agujeros negros supermasivos están en curso de colisión, capturados por telescopios en el suelo y en el espacio. El sistema donde está ocurriendo esta fusión de triple agujero negro, llamado SDSS J0849 + 1114, se encuentra a unos mil millones de años luz de la Tierra. Para hacer este descubrimiento, los astrónomos combinaron datos de telescopios en tierra y varios en el espacio, incluidos Chandra, Hubble, WISE y NuSTAR. Los científicos han visto múltiples casos en los que dos agujeros negros supermasivos están en curso de colisión. Sin embargo, este último resultado es la mejor evidencia de un trío de agujeros negros gigantes. Créditos: X-ray: NASA/CXC/George Mason Univ./R. Pfeifle et al.; Optical: SDSS & NASA/STScI
Los astrónomos piensan que estas colisiones de tripletas, aunque son extremadamente raras, juegan un papel crítico en la forma en que los agujeros negros más grandes crecen con el tiempo.
"Los agujeros negros dobles y triples son extremadamente raros", dijo el coautor Shobita Satyapal, también de George Mason, "pero tales sistemas son en realidad una consecuencia natural de las fusiones de galaxias, que creemos que es cómo las galaxias crecen y evolucionan".
La fusión de tres agujeros negros supermasivos se comporta de manera diferente que solo un par. Cuando hay tres agujeros negros interactuando, un par debería fusionarse en un agujero negro más grande mucho más rápido que si los dos estuvieran solos. Esta puede ser una solución a un enigma teórico llamado el "problema final de parsec", en el cual dos agujeros negros supermasivos pueden acercarse a unos pocos años luz el uno del otro, pero necesitarían un poco de fuerza extra para fusionarse debido al exceso de energía. llevan en sus órbitas. La influencia de un tercer agujero negro, como en SDSS J0849 + 1114, podría finalmente unirlos.
Las simulaciones por computadora han demostrado que el 16% de los pares de agujeros negros supermasivos en galaxias en colisión habrán interactuado con un tercer agujero negro supermasivo antes de fusionarse. Tales fusiones producirán ondas a través del espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales. Estas ondas tendrán frecuencias más bajas que las que puede detectar el Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser de la National Science Foundation (LIGO) y el detector de ondas gravitacionales de Virgo europeo. Sin embargo, pueden ser detectables con observaciones de radio de púlsares, así como con futuros observatorios espaciales, como la Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA) de la Agencia Espacial Europea, que detectará agujeros negros de hasta un millón de masas solares.
El artículo que describe estos resultados aparece en el último número de The Astrophysical Journal y también hay disponible una preimpresión. 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.
Crédito: Rayos-X: NASA/CXC/George Mason Univ./R. Pfeifle et al.; Óptico: SDSS & NASA/STScI
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Contactos de medios:
Megan Watzke
Centro de rayos X Chandra, Cambridge, Massachusetts.
617-496-7998
• Publicado en Chandra el 27 de septiembre de 2.019, enlace publicación.
