Los astrónomos espían el cuarteto de cavidades de agujeros negros gigantes
Los científicos han encontrado cuatro enormes cavidades, o burbujas, en el centro de un cúmulo de galaxias utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. Este conjunto inusual de características puede haber sido causado por erupciones de dos agujeros negros supermasivos que orbitan de cerca entre sí.
 |
| RBS 797 es un cúmulo de galaxias ubicado a unos 3.900 millones de años luz de la Tierra. Se han encontrado cuatro enormes cavidades, o burbujas, en el centro del cúmulo de galaxias RBS 797 utilizando Chandra. El gas caliente que envuelve las galaxias individuales es invisible a la luz óptica, pero Chandra lo detecta en los rayos X. Los científicos han visto muchos pares de cavidades de rayos X antes en otros cúmulos de galaxias, pero cuatro en el mismo cúmulo son muy raros. Los investigadores creen que el cuarteto de cavidades representa la actividad explosiva esencialmente simultánea de un par de agujeros negros supermasivos en el centro del cúmulo de galaxias. En esta imagen RBS 797 aparece en luz óptica y rayos X. Crédito: Rayos X: NASA / CXC / Univ. de Bolonia / F. Ubertosi; Óptica: NASA / STScl / M. Calzadilla; Radio: NSF / NRAO / ALMA |
Los cúmulos de galaxias son las estructuras más grandes del universo que se mantienen unidas por la gravedad. Son una mezcla de cientos o incluso miles de galaxias individuales, enormes cantidades de gas caliente y materia oscura invisible. El gas caliente que impregna los cúmulos contiene mucha más masa que las propias galaxias y brilla intensamente con la luz de rayos X que detecta Chandra. Una galaxia enorme se encuentra generalmente en el centro de un cúmulo.
Un nuevo estudio de Chandra del cúmulo de galaxias conocido como RBS 797, ubicado a unos 3.900 millones de años luz de la Tierra, descubrió dos pares separados de cavidades que se extienden desde el centro del cúmulo.
Este tipo de cavidades se han visto antes en otros cúmulos de galaxias. Los científicos creen que son el resultado de erupciones de regiones cercanas a un agujero negro supermasivo en el medio de la masiva galaxia central. A medida que la materia vuela lejos del agujero negro como chorros en direcciones opuestas, sopla cavidades en el gas caliente. La revelación en RBS 797 es que hay dos conjuntos de chorros dirigidos perpendicularmente entre sí.
"Creemos que sabemos lo que representa un par de cavidades, pero ¿qué sucede cuando un cúmulo de galaxias tiene dos pares en direcciones muy diferentes?" dijo Francesco Ubertosi de la Universidad de Bolonia en Italia, quien dirigió el estudio Chandra.
Los astrónomos observaron previamente el par de cavidades en la dirección este-oeste en RBS 797, pero el par en la dirección norte-sur solo se detectó en una nueva observación de Chandra, mucho más larga. La imagen más profunda usa casi cinco días de tiempo de observación de Chandra, en comparación con aproximadamente 14 horas para la observación original. Karl G. Jansky Very Large Array de la National Science Foundation ya había observado evidencia de dos pares de chorros como emisión de radio, que se alinean con las cavidades.
 |
| RBS 797 es un cúmulo de galaxias ubicado a unos 3.900 millones de años luz de la Tierra. Se han encontrado cuatro enormes cavidades, o burbujas, en el centro del cúmulo de galaxias RBS 797 utilizando Chandra. El gas caliente que envuelve las galaxias individuales es invisible a la luz óptica, pero Chandra lo detecta en los rayos X. Los científicos han visto muchos pares de cavidades de rayos X antes en otros cúmulos de galaxias, pero cuatro en el mismo cúmulo son muy raros. Los investigadores creen que el cuarteto de cavidades representa la actividad explosiva esencialmente simultánea de un par de agujeros negros supermasivos en el centro del cúmulo de galaxias. En esta imagen RBS 797 aparece con datos de ondas de radio. Crédito: Rayos X: NASA / CXC / Univ. de Bolonia / F. Ubertosi; Óptica: NASA / STScl / M. Calzadilla; Radio: NSF / NRAO / ALMA |
¿Cómo se creó este cuarteto de cavidades? La respuesta más probable, según Ubertosi y sus colegas, es que RBS 797 contiene un par de agujeros negros supermasivos que han lanzado chorros en direcciones perpendiculares casi al mismo tiempo.
"Nuestra mejor idea es que un par de agujeros negros supermasivos ha dado lugar a un par de un par de cavidades", dijo Myriam Gitti, coautora también de la Universidad de Bolonia. "Si bien pensamos que los agujeros negros supermasivos pueden formar sistemas binarios, es extremadamente raro que ambos se observen en una fase activa; en este sentido, el descubrimiento de dos agujeros negros activos cercanos que inflan cavidades en RBS 797 es extraordinario".
De hecho, anteriormente una observación de radio con la Red Europea VLBI (EVN) descubrió dos fuentes puntuales de radio separadas solo por unos 250 años luz en RBS 797. Si ambas fuentes son agujeros negros supermasivos, se encuentran entre el par más cercano jamás detectado. Los dos agujeros negros deberían continuar girando en espiral uno hacia el otro, generando enormes cantidades de ondas gravitacionales y eventualmente fusionarse.
Hay otra posible explicación para las cuatro cavidades que se ven en RBS 797. Este escenario involucra solo un agujero negro supermasivo, con chorros que de alguna manera logran girar en dirección con bastante rapidez. El análisis de los datos de Chandra muestra que la diferencia de edad para las cavidades este-oeste y norte-sur es de menos de 10 millones de años.
Se han descubierto cuatro cavidades gigantes en un cúmulo de galaxias. Este cuarteto fue encontrado por el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. Los astrónomos creen que dos agujeros negros supermasivos hicieron estallar estas burbujas. Este número de cavidades representa un comportamiento de un agujero negro nunca antes visto."Si solo hay un agujero negro responsable de estas cuatro cavidades, entonces tendremos que rastrear la historia de su actividad. Los aspectos clave son cómo la orientación de los chorros cambió rápidamente y si esto está relacionado con el entorno del cúmulo de galaxias o con el física del agujero negro en sí, o incluso una combinación de ambos ", dijo Fabrizio Brighenti, coautor de la Universidad de Bolonia.
Un artículo que describe estos resultados aparece en The Astrophysical Journal Letters y está disponible en línea: https://arxiv.org/abs/2111.03679
El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de Rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla la ciencia desde Cambridge Massachusetts y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.
Otros materiales sobre los hallazgos están disponibles en:
Para obtener más imágenes, multimedia y materiales relacionados de Chandra, visite:
Contactos con los medios:
Megan Watzke
Centro de rayos X Chandra, Cambridge, Mass.
617-496-7998
Molly Porter
Centro Marshall de Vuelos Espaciales, Huntsville, Alabama
256-544-0034
• Publicado en Chandra el 16 de diciembre del 2021, enlace publicación.
