Los astrónomos excavan agujeros negros enterrados con Chandra de la NASA
Se han encontrado cientos de agujeros negros previamente ocultos o enterrados utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. Este resultado ayuda a dar a los astrónomos un censo más preciso de los agujeros negros en el universo.
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| Una encuesta ha revelado cientos de agujeros negros no identificados previamente utilizando datos del Chandra Source Catalog y el Sloan Digitized Sky Survey (SDSS). Los investigadores compararon los datos ópticos y de rayos X para una clase de objetos conocidos como "XBONG" (galaxias ópticamente normales y brillantes en rayos X) para revelar alrededor de 400 agujeros negros supermasivos. Estos gráficos muestran estos XBONG en rayos X de Chandra y luz óptica de SDSS. Este resultado ayuda a explicar algunas propiedades inusuales de los XBONG y proporciona un censo más preciso de los agujeros negros supermasivos que existen en los centros de la mayoría de las galaxias grandes. (Crédito: Rayos X: NASA/CXC/SAO/D. Kim et al.; Óptica/IR: Legacy Surveys/D. Lang (Perimeter Institute)) |
Los agujeros negros en este nuevo estudio son la variedad supermasivo que contiene millones o incluso miles de millones de veces la masa del Sol. Si bien los astrónomos piensan que casi todas las galaxias grandes albergan agujeros negros gigantes en sus centros, solo algunos de los agujeros negros atraerán activamente material que produce radiación, y algunos quedarán enterrados bajo el polvo y el gas.
Al combinar datos del Chandra Source Catalog (un depósito público que incluye cientos de miles de fuentes de rayos X detectadas por el observatorio durante sus primeros 15 años) y datos ópticos del Sloan Digital Sky Survey (SDSS), un equipo de astrónomos pudo para identificar cientos de agujeros negros que previamente habían estado ocultos. Se encuentran en galaxias no identificadas previamente que contienen cuásares, objetos extremadamente brillantes con agujeros negros supermasivos de rápido crecimiento.
“Los astrónomos ya han identificado una gran cantidad de agujeros negros, pero muchos siguen siendo esquivos”, dijo Dong-Woo Kim del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA), quien dirigió el estudio. “Nuestra investigación ha descubierto una población faltante y nos ayudó a comprender cómo se están comportando”.
Durante aproximadamente 40 años, los científicos han sabido acerca de las galaxias que se ven normales en la luz óptica, con luz de estrellas y gas, pero sin las firmas ópticas distintivas de un cuásar, pero brillan intensamente en rayos X. Se refieren a estos objetos como "galaxias ópticamente normales brillantes de rayos X" o "XBONG".
Al revisar sistemáticamente el catálogo de fuentes de Chandra y compararlo con los datos ópticos de SDSS, los investigadores identificaron 817 candidatos XBONG, más de diez veces el número conocido antes de que Chandra estuviera en funcionamiento. Las imágenes nítidas de Chandra, que coinciden con la calidad de las de SDSS, y la gran cantidad de datos en el Catálogo de fuentes de Chandra hicieron posible detectar tantos candidatos XBONG. Un estudio adicional reveló que aproximadamente la mitad de estos XBONG representan una población de agujeros negros previamente ocultos.
"Estos resultados muestran cuán poderoso es comparar las minas de datos ópticos y de rayos X", dijo la coautora Amanda Malnati, estudiante de pregrado en Smith College en Northampton, Massachusetts. "El catálogo de fuentes de Chandra es un tesoro en crecimiento que ayudará a los astrónomos a hacer descubrimientos en los años venideros".
Los rayos X son particularmente útiles para buscar agujeros negros de rápido crecimiento porque el material que gira a su alrededor se sobrecalienta a millones de grados y brilla intensamente en las longitudes de onda de los rayos X. Un capullo grueso de gas y polvo que rodea un agujero negro bloqueará la mayor parte o la totalidad de la luz en longitudes de onda ópticas. Sin embargo, los rayos X atraviesan el capullo mucho más fácilmente para que Chandra los detecte.
Después de estudiar la cantidad de rayos X detectados a diferentes energías para cada fuente, el equipo concluyó que aproximadamente la mitad de los candidatos XBONG involucran fuentes de rayos X que están enterradas bajo gas espeso porque se detectaron cantidades relativamente pequeñas de rayos X de baja energía. Dichos rayos X son bloqueados más fácilmente por capas de gas circundante que por los de mayor energía.
Estas fuentes de rayos X son tan brillantes que casi todas deben provenir del material que rodea los agujeros negros supermasivos de rápido crecimiento. Los datos del Wide-Field Infrared Survey Explorer de la NASA proporcionaron evidencia adicional de que aproximadamente la mitad de los XBONG están enterrados, formando agujeros negros supermasivos. Estos agujeros negros varían en distancias entre 550 millones y 7,8 mil millones de años luz de la Tierra.
"No todos los días puedes decir que descubriste un agujero negro", dijo la coautora Alyssa Cassity, estudiante de posgrado en la Universidad de Columbia Británica, "así que es muy emocionante darte cuenta de que hemos descubierto cientos de ellos".
La explicación de los XBONG que no están enterrados debajo del gas espeso es menos clara. Alrededor de 100 de las fuentes de rayos X pueden no ser puntos únicos de rayos X, sino que aparecen dispersas. Algunos de estos pueden ser galaxias en grupos o cúmulos de galaxias previamente no identificados, que se sabe que contienen grandes cantidades de gas caliente que emite rayos X. No más del 20% de los XBONG se pueden clasificar de esta manera. El 30% restante puede contener algunos agujeros negros supermasivos ubicados en galaxias donde las señales ópticas de los agujeros negros supermasivos se diluyen con la luz relativamente brillante de las estrellas. Los científicos necesitarán investigación adicional para resolver la verdadera naturaleza de estos XBONG.
Dong-Woo Kim presentó estos resultados en la reunión número 241 de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Seattle.
El Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsonian controla las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.
Contactos con los medios:
Megan Watzke
Centro de rayos X Chandra, Cambridge, Massachusetts
mwatzke@cfa.harvard.edu
Publicado en Chandra el 11 de enero del 2023, enlace publicación.
