Los tsunamis de cuásares barren a través de galaxias.
Los "vientos cuásares" impulsan cientos de masas solares de material cada año.
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| Este es el concepto de artista de una galaxia distante con un cuásar activo en su centro. Un cuásar emite cantidades excepcionalmente grandes de energía generadas por un agujero negro supermasivo alimentado por la materia que cae. Utilizando las capacidades únicas del Telescopio Espacial Hubble, los astrónomos han descubierto que la presión de radiación abrasadora de la vecindad del agujero negro empuja el material lejos del centro de la galaxia a una fracción de la velocidad de la luz. Los "vientos cuásares" impulsan cientos de masas solares de material cada año. Esto afecta a toda la galaxia a medida que el material cae en el gas y el polvo circundantes. Créditos: NASA, ESA y J. Olmsted (STScI). |
La radiación proveniente de agujeros negros supermasivos activos produce cantidades enormes de energía mecánica que barren el material que forma las estrellas a través del espacio.
El pronóstico del tiempo para las galaxias que albergan monstruosos agujeros negros activos es ventoso. Lleno de material que cae, un agujero negro supermasivo calienta tanto gas que puede brillar 1000 veces más que su galaxia anfitriona. Pero eso no es todo.
Los astrónomos del Hubble descubrieron que la región alrededor del agujero negro emite tanta radiación que empuja el material a un pequeño porcentaje de la velocidad de la luz (una velocidad lo suficientemente rápida como para viajar de la Tierra a la Luna en unos minutos). Este material se estrella contra los carriles de gas y polvo de una galaxia anfitriona, evitando la formación de nuevas estrellas. Los vientos torrenciales están quitando nieve, el equivalente a cientos de masas solares de material cada año. Y, el pronóstico es que este clima tormentoso continuará durante al menos diez millones de años.
Utilizando las capacidades únicas del Telescopio Espacial Hubble de la NASA, un equipo de astrónomos descubrió los flujos más enérgicos jamás vistos en el universo. Emanan de los cuásares y atraviesan el espacio interestelar como los tsunamis, causando estragos en las galaxias en las que viven los cuásares.
Los cuásares son objetos celestes extremadamente remotos, que emiten cantidades excepcionalmente grandes de energía. Los cuásares contienen agujeros negros supermasivos alimentados por la caída de materia que puede brillar 1,000 veces más brillante que sus galaxias anfitrionas de cientos de miles de millones de estrellas.
A medida que el agujero negro devora la materia, el gas caliente lo rodea y emite radiación intensa, creando el cuásar. Los vientos, impulsados por la presión de radiación de las proximidades del agujero negro, empujan el material lejos del centro de la galaxia. Estos flujos de salida se aceleran a velocidades impresionantes que representan un pequeño porcentaje de la velocidad de la luz.
"Ningún otro fenómeno lleva más energía mecánica. Durante la vida útil de 10 millones de años, estas salidas producen un millón de veces más energía que una explosión de rayos gamma", explicó el investigador principal, Nahum Arav, de Virginia Tech en Blacksburg, Virginia. "Los vientos empujan cientos de masas solares de material cada año. La cantidad de energía mecánica que transportan estos flujos de salida es hasta varios cientos de veces mayor que la luminosidad de toda la galaxia de la Vía Láctea".
Los vientos del cuásar hacen de quitas nieves a través del disco de la galaxia. El material que de otro modo habría formado nuevas estrellas es barrido violentamente de la galaxia, haciendo que cese el nacimiento de la estrella. La radiación empuja el gas y el polvo a distancias mucho mayores de lo que los científicos pensaban anteriormente, creando un evento en toda la galaxia.
A medida que este tsunami cósmico se estrella en material interestelar, la temperatura en el frente de choque aumenta a miles de millones de grados, donde el material brilla en gran medida en rayos X, pero también ampliamente en todo el espectro de luz. Cualquiera que presenciara este evento vería una brillante exhibición celestial. "Obtendrá mucha radiación primero en rayos X y rayos gamma, y luego se filtrará a la luz visible e infrarroja", dijo Arav. "Tendrían un gran espectáculo de luces, como árboles de Navidad en toda la galaxia".
Las simulaciones numéricas de la evolución de la galaxia sugieren que tales flujos de salida pueden explicar algunos rompecabezas cosmológicos importantes, como por qué los astrónomos observan tan pocas galaxias grandes en el universo y por qué existe una relación entre la masa de la galaxia y la masa de su agujero negro central. Este estudio muestra que tales flujos de salida de cuásar potentes deberían prevalecer en el universo primitivo.
"Tanto los teóricos como los observadores han sabido durante décadas que hay algún proceso físico que impide la formación de estrellas en galaxias masivas, pero la naturaleza de ese proceso ha sido un misterio. Poner los flujos observados en nuestras simulaciones resuelve estos problemas sobresalientes en la evolución galáctica, "explicó el eminente cosmólogo Jeremiah P. Ostriker, de la Universidad de Columbia en Nueva York y la Universidad de Princeton en Nueva Jersey.
Los astrónomos estudiaron 13 flujos de salida del cuásar, y pudieron observar la velocidad vertiginosa del gas acelerado por el viento del cuásar observando las "huellas digitales" espectrales de la luz del gas incandescente. Los datos ultravioleta del Hubble muestran que estas características de absorción de luz creadas a partir del material a lo largo de la trayectoria de la luz se desplazaron en el espectro debido al rápido movimiento del gas a través del espacio. Esto se debe al efecto Doppler, donde el movimiento de un objeto comprime o estira las longitudes de onda de la luz dependiendo de si se está acercando o alejándose de nosotros. Solo el Hubble tiene el rango específico de sensibilidad ultravioleta que permite a los astrónomos obtener las observaciones necesarias que conducen a este descubrimiento.
Además de medir los cuásares más enérgicos jamás observados, el equipo también descubrió otro flujo de salida que se acelera más rápido que cualquier otro. Aumentó de casi 43 millones de millas por hora a aproximadamente 46 millones de millas por hora en un período de tres años. Los científicos creen que su aceleración continuará aumentando con el tiempo.
"Las observaciones ultravioletas del Hubble nos permiten seguir todo el rango de producción de energía de los quásares, desde el gas más frío hasta el gas extremadamente caliente y altamente ionizado en los vientos más masivos", agregó el miembro del equipo Gerard Kriss del Space Telescope Science Institute en Baltimore, Maryland . "Anteriormente solo eran visibles con observaciones de rayos X mucho más difíciles. Estos flujos de salida potentes pueden proporcionar nuevas ideas sobre el vínculo entre el crecimiento de un agujero negro supermasivo central y el desarrollo de toda su galaxia anfitriona".
El equipo también incluye al estudiante de posgrado Xinfeng Xu y al investigador postdoctoral Timothy Miller, ambos de Virginia Tech, así como a Rachel Plesha del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland. Los hallazgos se publicaron en una serie de seis artículos en marzo de 2020, como un tema central de The Astrophysical Journal Supplements.
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| El telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA en el espacio. Crédito: NASA/ESA. |
El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA (Agencia Espacial Europea). El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland, lleva a cabo operaciones científicas del Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, en Washington, D.C.
Créditos: NASA, ESA y N. Arav (Virginia Tech).
Contacto:
Ann Jenkins / Ray Villard
Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, Baltimore, Maryland
410-338-4488 / 410-338-4514
Nahum Arav
Virginia Tech, Blacksburg, Virginia
Enlace relacionados:
- El artículo científico de N. Arav et al.
- Portal Hubble de la NASA
- The Astrophysical Journal Supplements
• Publicado en HubbleSite el 19 de marzo del 2020, enlace publicación.
