Monstruosos agujeros negros ocultos a plena vista encontrados en galaxias cercanas.

El satélite NuSTAR de la NASA ha observado los agujeros negros supermasivos de crecimiento más tenues en nuestro patio trasero cósmico, y descubrió que algunos de ellos son en realidad "monstruos" luminosos que se esconden detrás de espesas nubes de polvo y gas.

Las fuentes de luz verde brillante de rayos X de alta energía capturadas por la misión NuSTAR de la NASA se superponen en una imagen de luz óptica de la galaxia Whirlpool y su galaxia compañera, M51b (el punto blanco verdoso brillante a la izquierda de Whirlpool), tomada por Sloan. Estudio del cielo digital Crédito: NASA / JPL-Caltech, IPAC

Estos agujeros negros en crecimiento son tenues y débiles según su emisión de rayos X a bajas energías. Sin embargo, la emisión en bandas de ondas distintas de los rayos X ha sugerido que podrían ser más potentes de lo que se había encontrado anteriormente. Estas discrepancias podrían explicarse si la emisión de rayos X de menor energía es absorbida en gran medida por espesas nubes de gas que rodean los agujeros negros. Para poder ver a través del material se requieren observaciones sensibles de rayos X a energías mucho más altas. El satélite NuSTAR de la NASA, el observatorio más sensible a los rayos X de alta energía jamás construido, ha proporcionado esos datos en observaciones coordinadas con los telescopios Chandra de la NASA y XMM-Newton de la ESA, que proporcionan datos de rayos X de menor energía. Adlyka Annuar, profesora de Física Aplicada en la Universidad Nacional de Malasia e investigadora principal de este programa, de hecho descubrió que la mitad de su muestra está muy enterrada en gas y polvo, y NuSTAR los reveló como “monstruos” luminosos.

Se espera que la mayor parte del crecimiento de agujeros negros en el universo se oscurezca. La evidencia de esto proviene de observaciones directas de agujeros negros en crecimiento en el universo distante y del modelado de la radiación de fondo de rayos X cósmicos, que es la suma total de todas las emisiones de rayos X a través del cielo. Dado que la mayoría de las emisiones de rayos X provienen del material que se acumula en los agujeros negros, el fondo de rayos X proporciona efectivamente un "registro fósil" de todo el crecimiento de los agujeros negros a lo largo del tiempo cósmico. Sin embargo, para obtener una imagen completa del crecimiento de los agujeros negros, es imperativo conciliar estos resultados con lo que se ve en las galaxias cercanas, en nuestro “patio trasero cósmico”. Antes de NuSTAR, los astrónomos habían identificado agujeros negros en crecimiento oscurecidos en algunas galaxias cercanas, pero no tantos como se esperaba. NuSTAR ahora está identificando muchos más sistemas ocultos cercanos, lo que ayuda a reconciliar nuestra visión de los agujeros negros en crecimiento en el universo cercano con la del universo distante.

“La investigación plantea la importante pregunta de cuántos monstruos más se han ocultado a plena vista incluso dentro de las galaxias más cercanas a nosotros”, dijo Annuar.

La otra mitad de los agujeros negros en crecimiento estudiados por Annuar y sus colaboradores son tan fascinantes como los "monstruos" luminosos. A pesar de sus apariencias similares antes de NuSTAR, la estructura y la física del crecimiento del agujero negro en estos sistemas débiles es probablemente completamente diferente. Estudios teóricos pasados ​​han sugerido que estos sistemas débiles no pueden sostener la estructura obscura que se ve en los "monstruos" luminosos.

Concepto artístico de NuSTAR en órbita. NuSTAR tiene un mástil de 10 m (30 ') que se desplegó después del lanzamiento para separar los módulos ópticos (derecha) de los detectores en el plano focal (izquierda). La nave espacial, que controla los puntos de NuSTAR, y los paneles solares están con el plano focal. NuSTAR tiene dos módulos ópticos idénticos para aumentar la sensibilidad. El fondo es una imagen del centro galáctico obtenida con el Observatorio de rayos X Chandra. Crédito: NASA / JPL-Caltech.

"Estas nuevas observaciones de NuSTAR dan una validación importante de modelos teóricos y revelan algunos de los agujeros negros de crecimiento más débiles conocidos", dijo David Alexander, profesor de Astronomía en la Universidad de Durham en el Reino Unido, uno de los coautores del artículo.

Esta investigación fue dirigida por Adlyka Annuar de la Universidad Nacional de Malasia (Universiti Kebangsaan Malaysia), financiada por el Programa de Subvenciones de Investigación Fundamental de Malasia del Ministerio de Educación Superior, y se publica en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

• Publicado en NuSTAR el 29 de julio del 2020, enlace publicación.