SOFIA encuentra el rompecabezas galáctico.
¿Agujero negro o estrellas recién nacidas?
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| Concepto del artista de un chorro desde un agujero negro activo que es perpendicular a la galaxia anfitriona (izquierda) en comparación con un chorro que se lanza directamente a la galaxia (derecha) ilustrado sobre una imagen de una galaxia espiral desde el telescopio espacial Hubble. SOFIA encontró un extraño agujero negro con chorros que irradian la galaxia anfitriona, llamado HE 1353-1917. La galaxia tiene 10 veces más carbono ionizado de lo que podrían producir sus estrellas. El gas, ilustrado en azul en la imagen de la derecha, se concentra cerca del centro de la galaxia, lo que indica que la intensa radiación del chorro del agujero negro es la fuente del exceso de gas. Esto contradice la suposición de larga data de que el carbono ionizado indica principalmente la presencia de estrellas recién nacidas y obliga a los científicos a reevaluar el efecto que tienen los agujeros negros en las galaxias. Créditos: ESA / Hubble & NASA y NASA / SOFIA / L. Proudfit. |
Incluso los objetos celestes pueden parecer que están jugando trucos. En un nuevo estudio, los científicos están desconcertados por un agujero negro que parece estar cambiando su entorno galáctico de una manera que generalmente se asocia con las estrellas recién nacidas.
Los agujeros negros son intrínsecamente extraños, con fuerzas gravitacionales tan fuertes que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. Como los agujeros negros activos consumen gas y polvo, parte de ese material se lanza hacia afuera como chorros de partículas de alta energía y radiación. Por lo general, estos aviones son perpendiculares a la galaxia anfitriona, pero el Observatorio Estratosférico de la NASA para Astronomía Infrarroja, o SOFIA, encontró uno que está disparando directamente a su galaxia.
Ese jet está calentando gas alrededor del centro de la galaxia de una manera característica de las estrellas que nacen. Esto está incitando a los científicos a reevaluar sus ideas sobre un gas clave asociado con las estrellas bebé y sobre cómo los agujeros negros afectan a sus galaxias anfitrionas en general.
"La orientación del chorro del agujero negro es muy peculiar", dijo Irina Smirnova-Pinchukova, científica del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, Alemania. "Transforma el entorno de la misma manera que lo harían las estrellas recién nacidas, pero las estrellas por sí solas no podrían causar lo que observamos".
Las estrellas nacen en lo profundo de las nubes celestiales de polvo y gas, un proceso oculto a nuestra vista en luz visible. Pero la luz infrarroja, que nuestros ojos no pueden ver, puede penetrar estas nubes. SOFIA, por ejemplo, usa luz infrarroja para estudiar cómo nacen las estrellas. Pero incluso con telescopios potentes, los astrónomos no pueden ver detalles como estrellas recién nacidas en galaxias extremadamente distantes. En cambio, buscan firmas de gas calentado por estrellas recién nacidas, llamado carbono ionizado. Debido a que el carbono ionizado se encuentra tan a menudo en conexión con estrellas recién nacidas, los científicos a menudo asumen que se está formando una estrella cuando encuentran el gas en galaxias distantes.
Pero cuando los científicos de SOFIA estudiaron cinco galaxias cercanas con agujeros negros activos, descubrieron que la que tenía la tasa más baja de nacimiento de estrellas contenía la mayor cantidad de carbono ionizado. De hecho, había 10 veces más que en otras galaxias de tamaño y composición similares. Pero la tasa de natalidad de las estrellas es tan baja que solo puede producir el 25% del gas que detectaron. En otras palabras, las estrellas recién nacidas por sí solas no podrían explicar la abundancia de carbono ionizado. Debe haber alguna otra explicación para esta importante firma química.
El equipo utilizó el instrumento de SOFIA llamado Espectrómetro de línea de infrarrojo lejano Field Imaging, o FIFI-LS, para examinar de cerca la galaxia, HE 1353-1917. Descubrieron que el chorro del agujero negro está disparando radiación directamente a la galaxia, en lugar de al espacio que la rodea. La mayor parte del carbono ionizado se concentra cerca del agujero negro activo de la galaxia, lo que indica que la fuente misteriosa del gas es la intensa radiación que genera el chorro del agujero negro.
Esto contradice la suposición de larga data de que el carbono ionizado es principalmente una firma de estrellas recién nacidas. Los resultados se publican en la revista Astronomy and Astrophysics.
"Sin numerosas observaciones de galaxias cercanas, podríamos no encontrar casos tan excepcionales en los que un agujero negro sea una fuente de carbono ionizado", dijo Smirnova-Pinchukova. "Este gas es una de las herramientas más importantes que tenemos para estudiar galaxias extremadamente distantes que no se pueden ver con gran detalle".
La información de las galaxias cercanas, como la forma en que los agujeros negros pueden crear carbono ionizado y afectar la evolución posterior de una galaxia, son cruciales para comprender los datos de otros observatorios, incluido el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array, o el observatorio ALMA, en Chile. Los radiotelescopios como ALMA estudian algunas de las galaxias más lejanas y débiles, que a menudo están tan lejos que incluso los telescopios potentes solo pueden detectarlas como un punto de luz. Esa luz está llena de información, pero se requieren detalles sobre las galaxias cercanas reunidas por SOFIA para interpretar los datos de las regiones más distantes del universo. Ahora los científicos saben que los altos niveles de carbono ionizado en una galaxia distante pueden indicar no solo que muchas estrellas están naciendo, sino también que el chorro de un agujero negro puede ser responsable de los mismos tipos de firmas químicas.
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| SOFIA. Crédito imagen: NASA |
SOFIA, el Observatorio Estratosférico de Astronomía Infrarroja, es un avión Boeing 747SP modificado para transportar 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 el Silicon Valley de California administra el programa SOFIA, las operaciones científicas y misioneras en cooperación con la Asociación de Investigación Espacial de las Universidades con sede en Columbia, Maryland, y el Instituto Alemán SOFIA (DSI) en la Universidad de Stuttgart. El avión se mantiene y opera desde el Edificio 703 del Centro de Investigación de Vuelo Armstrong de la NASA, en Palmdale, California.
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Última actualización: 1 de diciembre de 2019, enlace publicación.
Editor: Kassandra Bell
