Hubble captura posible "juego de sombra" del disco alrededor de un agujero negro.
Algunas de las vistas más impresionantes de nuestro cielo ocurren al atardecer, cuando la luz del sol atraviesa las nubes, creando una mezcla de rayos brillantes y oscuros formados por las sombras de las nubes y los rayos de luz esparcidos por la atmósfera.
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| RAYOS OSCUROS EN IC 5063. Esta imagen del Telescopio Espacial Hubble del corazón de la galaxia activa cercana IC 5063 revela una mezcla de rayos brillantes y sombras oscuras provenientes del núcleo en llamas, hogar de un agujero negro supermasivo. Los astrónomos sugieren que un anillo de material polvoriento que rodea el agujero negro puede estar proyectando su sombra en el espacio. Según su escenario, esta interacción de luz y sombra puede ocurrir cuando la luz emitida por el monstruoso agujero negro golpea el anillo de polvo, que está enterrado profundamente en el interior del núcleo. La luz fluye a través de los huecos en el anillo, creando rayos brillantes en forma de cono. Sin embargo, parches más densos en el disco bloquean parte de la luz, proyectando sombras largas y oscuras a través de la galaxia. Este fenómeno es similar a la luz solar que atraviesa nuestras nubes terrestres al atardecer, creando una mezcla de rayos brillantes y sombras oscuras formadas por haces de luz dispersos por la atmósfera. Sin embargo, los rayos brillantes y las sombras oscuras que aparecen en IC 5063 están ocurriendo a una escala mucho mayor, disparándose a lo largo de al menos 36.000 años luz. IC 5063 reside a 156 millones de años luz de la Tierra. Las observaciones fueron tomadas el 7 de marzo y el 25 de noviembre de 2019 por Wide Field Camera 3 y Advanced Camera for Surveys del Hubble. Créditos: NASA, ESA, STScI y W.P. Maksym (CfA). |
Los astrónomos que estudian la galaxia cercana IC 5063 están cautivados por un efecto similar en las imágenes tomadas por el telescopio espacial Hubble de la NASA. En este caso, se ve una colección de estrechos rayos brillantes y sombras oscuras irradiando desde el centro brillantemente brillante de la galaxia activa.
Un equipo de astrónomos, dirigido por Peter Maksym del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA), en Cambridge, Massachusetts, ha rastreado los rayos hasta el núcleo de la galaxia, la ubicación de un agujero negro supermasivo activo. Un agujero negro es una región densa y compacta del espacio que se traga luz y materia bajo la aplastante atracción de la gravedad. El objeto monstruo se alimenta frenéticamente del material que cae, produciendo una poderosa ráfaga de luz del gas sobrecalentado que se encuentra cerca.
Aunque los investigadores han desarrollado varias teorías plausibles para el espectáculo de luces, la idea más intrigante sugiere que un anillo con forma de tubo interior, o toro, de material polvoriento que rodea el agujero negro está proyectando su sombra en el espacio.
Según el escenario propuesto por Maksym, el disco de polvo alrededor del agujero negro no bloquea toda la luz. Los espacios en el disco permiten que la luz salga, creando brillantes rayos en forma de cono similares a los dedos de luz que a veces se ven al atardecer. Sin embargo, los rayos en IC 5063 están ocurriendo a una escala mucho mayor, disparándose a lo largo de al menos 36.000 años luz.
Parte de la luz incide en zonas densas del anillo, proyectando la sombra del anillo en el espacio. Estas sombras aparecen como formas de dedos oscuros intercalados con rayos brillantes. Estos rayos y sombras son visibles porque el agujero negro y su anillo están inclinados hacia los lados con respecto al plano de la galaxia. Esta alineación permite que los rayos de luz se extiendan mucho más allá de la galaxia.
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| Escenario de misteriosos haces de luz de galaxias activas. Esta ilustración muestra una posible explicación de los misteriosos rayos brillantes y sombras oscuras observadas que emanan del centro brillantemente brillante de la galaxia activa cercana IC 5063. En este escenario, un disco polvoriento que rodea el monstruoso agujero negro proyecta su sombra en el espacio, que está intercalado con rayos brillantes que se filtran a través de huecos en el disco. Las sombras y los rayos se extienden desde ambos lados del disco, visto de canto en esta vista. El agujero negro, que está oculto dentro del disco, está rodeado por gas que cae sobrecalentado, la fuente del núcleo brillante. El efecto óptico es similar a los rayos de sol que brillan a través de nubes dispersas cerca del atardecer. Visto desde la Tierra, el disco es perpendicular a poderosos chorros de plasma de alta velocidad que salen disparados del agujero negro y no chocan contra el disco. Créditos: NASA, ESA y Z. Levy (STScI). |
Esta interacción de luces y sombras ofrece una visión única de la distribución del material que rodea el agujero negro. En algunas áreas, el material puede parecerse a nubes dispersas. Si esta interpretación es correcta, las observaciones pueden proporcionar una prueba indirecta de la estructura moteada del disco.
"Estoy más emocionado por la idea de la sombra del toro porque es un efecto realmente genial que no creo que hayamos visto antes en imágenes, aunque se ha planteado como hipótesis", dijo Maksym. "Científicamente, nos muestra algo que es difícil, por lo general imposible, de ver directamente. Sabemos que este fenómeno debería ocurrir, pero en este caso, podemos ver los efectos en toda la galaxia. Saber más sobre la geometría del toro tendrá implicaciones para cualquiera que intente comprender el comportamiento de los agujeros negros supermasivos y sus entornos. A medida que una galaxia evoluciona, su agujero negro central le da forma ".
Estudiar el toro es importante porque canaliza material hacia el agujero negro. Si la interpretación de la "sombra" es precisa, los rayos oscuros proporcionan evidencia indirecta de que el disco en IC 5063 podría ser muy delgado, lo que explica por qué la luz se filtra por toda la estructura.
Las observaciones de agujeros negros similares realizadas por el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA detectaron rayos X que se filtraban por los agujeros en el toro, haciendo que la estructura pareciera un queso suizo. Los agujeros pueden ser causados por el par de torsión del disco por fuerzas internas, lo que hace que se deforme, dijo Maksym. "Es posible que la deformación cree espacios lo suficientemente grandes para que algo de luz brille a través, y cuando el toro gira, los rayos de luz podrían barrer la galaxia como rayos de un faro a través de la niebla", agregó.
Serendipia de ciencia ciudadana.
Aunque los astrónomos han estado estudiando la galaxia durante décadas, se necesitó un no científico para hacer el sorprendente descubrimiento. Judy Schmidt, una artista y astrónoma aficionada con sede en Modesto, California, descubrió las sombras oscuras cuando reprocesó las exposiciones del Hubble de la galaxia en diciembre de 2019. Schmidt selecciona rutinariamente el archivo del Hubble para obtener observaciones interesantes que puede convertir en hermosas imágenes. Comparte esas imágenes en su cuenta de Twitter con sus numerosos seguidores, entre los que se incluyen astrónomos como Maksym.
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| RAYOS OSCUROS EN IC 5063 (ANOTADO). Esta imagen del Telescopio Espacial Hubble del corazón de la cercana galaxia activa IC 5063 revela una mezcla de rayos brillantes y sombras oscuras provenientes del núcleo en llamas, hogar de un agujero negro supermasivo. Los astrónomos sugieren que un anillo de material polvoriento que rodea el agujero negro puede estar proyectando su sombra en el espacio. Según su escenario, esta interacción de luz y sombra puede ocurrir cuando la luz emitida por el monstruoso agujero negro golpea el anillo de polvo, que está enterrado profundamente en el interior del núcleo. La luz fluye a través de los huecos en el anillo, creando rayos brillantes en forma de cono. Sin embargo, parches más densos en el disco bloquean parte de la luz, proyectando sombras largas y oscuras (resaltadas por las líneas de puntos) a través de la galaxia. Este fenómeno es similar a la luz solar que atraviesa nuestras nubes terrestres al atardecer, creando una mezcla de rayos brillantes y sombras oscuras formadas por haces de luz dispersos por la atmósfera. Sin embargo, los rayos brillantes y las sombras oscuras que aparecen en IC 5063 están ocurriendo a una escala mucho mayor, disparándose a lo largo de al menos 36.000 años luz. IC 5063 reside a 156 millones de años luz de la Tierra. Las observaciones fueron tomadas el 7 de marzo y el 25 de noviembre de 2019 por Wide Field Camera 3 y Advanced Camera for Surveys del Hubble. Créditos: NASA, ESA, STScI y W.P. Maksym (CfA). |
Schmidt seleccionó las observaciones del Hubble de IC 5063 del archivo porque está interesada en las galaxias que tienen núcleos activos. Las sombras en forma de cono no eran evidentes en las exposiciones originales, por lo que se sorprendió al verlas en su imagen reprocesada. "No tenía idea de que estaban allí, e incluso después de procesarlo, seguía parpadeando y preguntándome si estaba viendo lo que pensaba que estaba viendo", dijo.
Inmediatamente publicó su imagen en su cuenta de Twitter. "Era algo que nunca había visto antes, y aunque tenía fuertes sospechas de que fueran rayos de sombra o 'rayos crepusculares', como los ha llamado Peter, es fácil dejar volar la imaginación y las ilusiones", explicó. . "Pensé que si estaba equivocado, alguien vendría a castigarme".
La imagen provocó una animada discusión en Twitter entre sus seguidores astrónomos, incluida Maksym, quien debatió el origen de los rayos. Maksym ya había estado analizando imágenes del Hubble de los chorros producidos por el agujero negro de la galaxia. Así que tomó la iniciativa al estudiar los rayos y escribir un artículo científico. Su estudio se basa en observaciones en el infrarrojo cercano realizadas por la cámara de campo amplio 3 y la cámara avanzada para encuestas del Hubble en marzo y noviembre de 2019. La luz roja y del infrarrojo cercano atraviesa la polvorienta galaxia para revelar los detalles que pueden estar envueltos en polvo.
Este descubrimiento no habría sido posible sin la aguda visión de Hubble. La galaxia también está relativamente cerca, a solo 156 millones de años luz de la Tierra. "Las imágenes más antiguas de los telescopios en el suelo mostraron tal vez indicios de este tipo de estructura, pero la galaxia en sí es un desastre que nunca adivinarías que esto es lo que está sucediendo sin el Hubble", explicó Maksym. "El Hubble tiene imágenes nítidas, es sensible a las cosas débiles y tiene un campo de visión lo suficientemente grande como para tomar imágenes de toda la galaxia".
Maksym espera continuar su estudio de la galaxia para determinar si su escenario es correcto. "Querremos seguir investigando, y será genial si otros científicos también intentan probar nuestras conclusiones con nuevas observaciones y modelos", dijo. "Este es un proyecto que está pidiendo nuevos datos porque genera más preguntas de las que responde".
Los resultados del equipo se publicaron en The Astrophysical Journal Letters.
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 Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland, lleva a cabo las 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 W.P. Maksym (CfA)
Contactos:
Donna Weaver / Ray Villard
Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial, Baltimore, Maryland
410-338-4493 / 410-338-4514
dweaver@stsci.edu / villard@stsci.edu
Peter Maksym
Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian, Cambridge, Massachusetts
Enlaces relacionados:
• Publicado en HubbleSite el 19 de noviembre, enlace publicación.
