Un agujero negro crea cuentas estelares en una cuerda
Los astrónomos han descubierto una de las erupciones de un agujero negro más poderosas jamás registradas. Esta megaexplosión hace miles de millones de años puede ayudar a explicar la formación de un sorprendente patrón de cúmulos de estrellas alrededor de dos galaxias masivas, que se asemejan a cuentas atadas a un hilo.
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| Los astrónomos han encontrado evidencia de que una enorme explosión hace miles de millones de años puede explicar la formación de un patrón sorprendente de cúmulos de estrellas alrededor de dos galaxias masivas, que se asemejan a "cuentas en una cuerda", en un cúmulo de galaxias. Estas imágenes muestran SDSS J1531 en rayos X de Chandra, datos de radio de LOFAR y datos ópticos de Hubble. Los datos de Chandra revelan una emisión de rayos X en forma de ala que rastrea gas denso cerca del centro de SDSS J1531. Estas alas son el borde de una cavidad creada por un chorro de un agujero negro supermasivo que empuja el gas hacia un lado. LOFAR muestra ondas de radio de los restos de las partículas energéticas del jet que llenan la cavidad gigante. En conjunto, estos datos proporcionan signos convincentes de una antigua y masiva explosión. Crédito: Rayos X: NASA/CXC/SAO/O. Omoruyi y otros; Óptico: NASA/ESA/STScI/G. Tremblay y otros; Radio: ASTRON/LOFAR; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/N. Wolk |
Este descubrimiento se realizó en el sistema conocido como SDSS J1531+3414 (SDSS J1531 para abreviar), que se encuentra a 3.800 millones de años luz de la Tierra. Para este estudio se utilizaron varios telescopios, incluido el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el Low Frequency Array (LOFAR), un radiotelescopio.
SDSS J1531 es un cúmulo de galaxias masivo que contiene cientos de galaxias individuales y enormes reservas de gas caliente y materia oscura. En el corazón de SDSS J1531, dos de las galaxias más grandes del cúmulo chocan entre sí. Rodeando a estos gigantes fusionados hay un conjunto de 19 grandes cúmulos de estrellas, llamados supercúmulos, dispuestos en una formación de 'S' que se asemeja a cuentas en una cuerda. Un equipo de astrónomos utilizó datos ópticos, de radio y de rayos X para desentrañar cómo probablemente se formó esta inusual cadena de cúmulos de estrellas.
Su descubrimiento da evidencia de una antigua erupción titánica en SDSS J1531 proporcionó una pista vital. La erupción probablemente ocurrió cuando el agujero negro supermasivo en el centro de una de las grandes galaxias produjo un chorro extremadamente poderoso. A medida que el chorro se movía por el espacio, empujó el gas caliente circundante lejos del agujero negro, creando una cavidad gigantesca.
Osase Omoruyi, quien dirigió el estudio en el Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA), compararon encontrar esta cavidad con desenterrar un fósil enterrado. "Ya estamos observando este sistema tal como existía hace cuatro mil millones de años, poco después de que se formara la Tierra", dijo. "Esta antigua cavidad, un fósil del efecto del agujero negro en la galaxia anfitriona y sus alrededores, nos habla de un evento clave que ocurrió casi 200 millones de años antes en la historia del cúmulo".
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| Imagen de longitud de onda múltiple de SDSS J1531, etiquetada (Crédito: Rayos X: NASA/CXC/SAO/O. Omoruyi et al.; Óptico: NASA/ESA/STScI/G. Tremblay et al.; Radio: ASTRON/LOFAR; Procesamiento de imágenes : NASA/CXC/SAO/N. Wolk) |
La evidencia de una cavidad proviene de las “alas” de emisión brillante de rayos X, vistas con Chandra, rastreando gas denso cerca del centro de SDSS J1531. Estas alas forman el borde de la cavidad y el gas menos denso que se encuentra en el medio es parte de la cavidad. LOFAR muestra ondas de radio de los restos de las partículas energéticas del jet que llenan la cavidad gigante. En conjunto, estos datos proporcionan evidencia convincente de una antigua y masiva explosión.
Los astrónomos también descubrieron gas frío y caliente ubicado cerca de la abertura de la cavidad, detectado con el Atacama Large Millimeter and submillimeter Array (ALMA) y el Gemini North Telescope, respectivamente. Argumentan que parte del gas caliente expulsado del agujero negro finalmente se enfrió para formar gas frío y caliente. El equipo cree que los efectos de las mareas de las dos galaxias fusionadas comprimieron el gas a lo largo de trayectorias curvas, lo que llevó a que los cúmulos de estrellas se formaran en el patrón de "cuentas en una cuerda".
“Hemos reconstruido una secuencia probable de eventos en este grupo que ocurrieron en una amplia gama de distancias y tiempos. Comenzó con el agujero negro de una pequeña fracción de un año luz de diámetro formando una cavidad de casi 500.000 años luz de ancho”, dijo el coautor Grant Tremblay, también del CfA. "Este único evento puso en marcha la formación de cúmulos de estrellas jóvenes casi 200 millones de años después, cada uno de unos pocos miles de años luz de diámetro".
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| Gas frío y caliente ubicado cerca de la apertura de la cavidad. (Crédito: Óptico/Halpha: NASA/ESA/STScI; Radio: ESO/NAOJ/NRAO) |
Omoruyi y sus colegas sólo ven ondas de radio y una cavidad de un chorro, pero los agujeros negros suelen disparar dos chorros en direcciones opuestas. El equipo ha observado emisiones de radio más alejadas de las galaxias que podrían ser restos de un segundo chorro, pero no están asociadas con una cavidad detectada. Suponen que las señales de radio y rayos X de la otra erupción podrían haberse desvanecido hasta el punto de ser indetectables.
"Creemos que nuestra evidencia de esta enorme erupción es sólida, pero más observaciones con Chandra y LOFAR aclararían el caso", dijo Omoruyi. "Esperamos aprender más sobre el origen de la cavidad que ya hemos detectado y encontrar la que se espera al otro lado del agujero negro".
El artículo dirigido por Osase Omoruyi que describe estos resultados se publica en The Astrophysical Journal y está disponible en línea aquí . Además de Omoruyi y Tremblay, los autores del artículo son Francoise Combes (Observatorio de París, Francia), Timothy Davis (Universidad de Cardiff, Reino Unido), Michael Gladders (Universidad de Chicago), Alexey Vikhlinin (CfA), Paul Nulsen (CfA), Preeti Kharb. (Centro Nacional de Radioastrofísica - Instituto Tata de Investigación Fundamental, India), Stefi Baum (Universidad de Manitoba, Canadá), Christopher O'Dea (Universidad de Manitoba, Canadá), Keren Sharon (Universidad de Michigan), Bryan Terrazas (Columbia University), Rebecca Nevin (Laboratorio Nacional del Acelerador Fermi), Aimee Schechter (Universidad de Colorado Boulder), John ZuHone (CfA), Michael McDonald (Instituto de Tecnología de Massachusetts), Hakon Dahle (Universidad de Oslo, Noruega), Matthew B. Bayliss (Universidad de Cincinnati), Thomas Connor (CfA), Michael Florian (Universidad de Arizona), Jane Rigby (Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA) y Sravani Vaddi (Observatorio de Arecibo).
El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA gestiona 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.
Crédito: Rayos-X: NASA/CXC/SAO/O. Omoruyi et al.; Óptico: NASA/ESA/STScI/G. Tremblay et al.; Radio: ASTRON/LOFAR; Imagen Processing: NASA/CXC/SAO/N. Wolk
Contacto con los medios:
Megan Watzke
Centro de rayos X Chandra, Cambridge, Massachusetts
617-496-7998
Jonathan Deal
Centro de vuelos espaciales
Marshall, Huntsville, Alabama
256-544-0034
Publicado en Chandra el 21 de febrero del 2024, enlace publicación.
