Los agujeros negros no cumplen con su función.
Los astrónomos han descubierto lo que puede suceder cuando un agujero negro gigante no interviene en la vida de un cúmulo de galaxias. Usando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y otros telescopios, han demostrado que el comportamiento pasivo de los agujeros negros puede explicar un notable torrente de formación estelar que ocurre en un cúmulo distante de galaxias.
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| Estas imágenes de rayos X de Chandra y datos ópticos del Hubble muestran un cúmulo de galaxias con un agujero negro que ha dejado de estar activo. Las consecuencias de este agujero negro inactivo es que se ha permitido que la formación de estrellas se desarrolle desenfrenadamente, a un ritmo unas 300 veces superior al observado en la galaxia Vía Láctea. Los datos de Chandra revelan que sin un agujero negro supermasivo central en la galaxia más grande del cúmulo, enormes cantidades de gas pueden enfriarse lo suficiente como para desencadenar un torrente de nacimiento estelar. (Crédito: Rayos X: NASA / CXO / Univ. De Montreal / J. Hlavacek-Larrondo et al; Óptico / IR: NASA / STScI) |
Los cúmulos de galaxias contienen cientos o miles de galaxias invadidas por gas caliente emisor de rayos X que supera la masa combinada de todas las galaxias. Las eyecciones de material impulsadas por un agujero negro supermasivo en la galaxia central del cúmulo generalmente evitan que este gas caliente se enfríe para formar una gran cantidad de estrellas. Este calentamiento permite que los agujeros negros supermasivos influyan o controlen la actividad y evolución de su cúmulo de huéspedes.
Pero, ¿qué pasa si ese agujero negro deja de estar activo? El cúmulo de galaxias SpARCS104922.6 + 564032.5 (SpARCS1049 para abreviar) ubicado a 9 900 millones de años luz de la Tierra está proporcionando una respuesta.
Según las observaciones del telescopio espacial Hubble y el telescopio espacial Spitzer de la NASA, los astrónomos habían descubierto previamente que las estrellas se estaban formando a una velocidad extraordinaria de aproximadamente 900 nuevos soles en masa por año en SpARCS1049. Esto es más de 300 veces más rápido que la velocidad a la que nuestra galaxia, la Vía Láctea, está formando sus estrellas. (A la velocidad observada en SpARCS1049, todas las estrellas de la Vía Láctea podrían formarse en solo 100 millones de años, que es un período corto de tiempo en comparación con la edad de nuestra galaxia de más de diez mil millones de años).
"Me recuerda la antigua expresión de 'cuando el gato está fuera, los ratones jugarán'", dijo Julie Hlavacek-Larrondo de la Universidad de Montreal en Canadá, quien dirigió el estudio. "Aquí el gato, o el agujero negro, está tranquilo y los ratones, o las estrellas, están muy ocupados".
Esta furiosa formación estelar está ocurriendo a unos 80.000 años luz del centro de SpARCS1049 en una región fuera de cualquiera de las galaxias del cúmulo. Los astrónomos se han estado preguntando: ¿qué está causando este ciclo prodigioso de nacimiento de estrellas?
La respuesta puede provenir de nuevos datos de Chandra que revelan el comportamiento del gas caliente en SpARCS1049. En la mayor parte del cúmulo, la temperatura del gas es de unos 65 millones de grados. Sin embargo, en el lugar de la formación de estrellas, el gas es más denso que el promedio y se ha enfriado a una temperatura de solo unos 10 millones de grados. La presencia de este gas más frío sugiere que otros depósitos de gas no detectados se han enfriado a temperaturas aún más bajas que permiten que se formen un gran número de estrellas.
"Sin que el agujero negro bombee energía activamente a su entorno, el gas puede enfriarse lo suficiente como para que suceda esta impresionante velocidad de formación de estrellas", dijo el coautor Carter Rhea, también de la Universidad de Montreal. "Este tipo de agujero negro cerrado puede ser una forma crucial para que se formen estrellas en el Universo temprano".
Si bien hay muchos ejemplos en los que la energía inyectada por los agujeros negros en su entorno es responsable de reducir la tasa de formación de estrellas en factores de decenas o miles o más, estos cúmulos suelen estar a solo unos pocos cientos de millones de años luz de la Tierra y son mucho más antiguos que SpARCS1049.
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| Imagen compuesta de primer plano, etiquetada (Crédito: Rayos X: NASA / CXO / Univ. De Montreal / J. Hlavacek-Larrondo et al; Óptico / IR: NASA / STScI) |
En el caso de SpARCS1049, los astrónomos no ven ningún signo de que un agujero negro supermasivo en la galaxia central esté atrayendo materia de forma activa. Por ejemplo, no hay evidencia de un chorro de material que salga del agujero negro a longitudes de onda de radio, o de una fuente de rayos X desde el centro de la galaxia que indique que la materia se calentó al caer hacia un agujero negro.
"Muchos astrónomos han pensado que sin la intervención de un agujero negro, la formación de estrellas se saldría de control", dijo la coautora Tracy Webb de McGill, quien descubrió por primera vez SpARCS1049 en 2015 con el telescopio espacial Spitzer de la NASA. "Ahora tenemos pruebas de observación de que esto es lo que ocurre".
¿Por qué el agujero negro está tan silencioso? La diferencia de posición observada entre el gas más denso y la galaxia central podría ser la causa. Esto significaría que el agujero negro supermasivo en el centro de esta galaxia está hambriento de combustible. La pérdida de una fuente de combustible para el agujero negro evita los estallidos y permite que el gas se enfríe sin impedimentos, y el gas más denso se enfría más rápido. Una explicación de este desplazamiento es que dos cúmulos de galaxias más pequeños chocaron en algún momento del pasado para crear SpARCS1049, alejando el gas más denso de la galaxia central.
Un artículo que describe estos resultados se publicó en The Astrophysical Journal Letters y está disponible en línea. El Centro Marshall de Vuelos Espaciales 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 y Burlington, Massachusetts.
Otros materiales sobre los hallazgos están disponibles en:
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Contactos con los medios:
Megan Watzke
Centro de rayos X Chandra, Cambridge, Mass.
617-496-7998
• Publicado en Chandra el 3 de agosto del 2020, enlace rueda de prensa.
