Imágenes de la NASA ayudan a explicar los hábitos alimentarios del enorme agujero negro
Los datos del retirado Telescopio Espacial Spitzer de la NASA han brindado a los científicos nuevos conocimientos sobre por qué algunos agujeros negros supermasivos brillan de manera diferente que otros.
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| Esta imagen de la galaxia de Andrómeda utiliza datos del retirado Telescopio Espacial Spitzer de la NASA. Se muestran múltiples longitudes de onda, revelando estrellas, polvo y áreas de formación estelar. Crédito: NASA/JPL-Caltech |
En imágenes del retirado Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, corrientes de polvo de miles de años luz de largo fluyen hacia el agujero negro supermasivo en el corazón de la galaxia de Andrómeda. Resulta que estas corrientes pueden ayudar a explicar cómo los agujeros negros con miles de millones de veces la masa de nuestro Sol sacian sus grandes apetitos pero siguen siendo comedores "tranquilos".
A medida que los agujeros negros supermasivos devoran gas y polvo, el material se calienta justo antes de caer, creando espectáculos de luces increíbles, a veces más brillantes que una galaxia entera llena de estrellas. Cuando el material se consume en grupos de diferentes tamaños, el brillo del agujero negro fluctúa.
Pero los agujeros negros en el centro de la Vía Láctea (la galaxia natal de la Tierra) y Andrómeda (uno de nuestros vecinos galácticos más cercanos) se encuentran entre los devoradores más silenciosos del universo. La poca luz que emiten no varía significativamente en brillo, lo que sugiere que están consumiendo un flujo pequeño pero constante de alimentos, en lugar de grandes grupos. Los arroyos se acercan al agujero negro poco a poco y en espiral, similar a la forma en que el agua se arremolina por un desagüe.
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| Esta imagen infrarroja recientemente procesada de la galaxia de Andrómeda utiliza datos del ahora retirado Telescopio Espacial Spitzer de la NASA para mostrar el disco de estrellas y nubes de polvo que llenan la vecina más grande de nuestra galaxia, la Vía Láctea. La imagen abarca una amplia franja de cielo de casi 3,8 grados de ancho, lo que se acerca al ancho de ocho lunas llenas apiladas una al lado de la otra. La luz infrarroja proporciona una poderosa herramienta para estudiar cómo se están formando nuevas generaciones de estrellas en galaxias como Andrómeda. Las nubes de polvo en luz visible sólo se ven cuando bloquean la luz de las estrellas del fondo, pero se iluminan en longitudes de onda infrarrojas más largas. Las nubes de polvo de Andrómeda forman un anillo que atraviesa el disco estelar en forma de panqueque, a lo largo del cual podemos ver muchas zonas en las que se están formando nuevas estrellas. Sin embargo, los arcos de polvo encontrados cerca del centro de la galaxia proporcionan una pista del agujero negro supermasivo que se encuentra aquí. En esta imagen, la luz de las estrellas brilla en longitudes de onda de 3,6 y 4,5 micrones, mezcladas en colores azul y cian. El polvo domina a 8 micrones, trazando el brillo de los hidrocarburos aromáticos policíclicos que brillan bajo la iluminación de las estrellas circundantes. El brillo térmico del polvo a 24 micrones se agrega en color verde, mezclándose con el canal de polvo rojo para producir reflejos amarillo anaranjado en las nubes de polvo más calientes asociadas con estrellas recién formadas. Los datos del Explorador Espacial Infrarrojo de Campo Amplio (WISE) de la NASA completan las áreas no cartografiadas por Spitzer, que en su mayoría contienen estrellas en primer plano en la Vía Láctea. Crédito: NASA/JPL-Caltech |
Buscando la fuente de alimento de Andrómeda
Un estudio publicado a principios de este año tomó la hipótesis de que un agujero negro supermasivo silencioso se alimenta de un flujo constante de gas y la aplicó a la galaxia de Andrómeda. Utilizando modelos informáticos, los autores simularon cómo podrían comportarse con el tiempo el gas y el polvo en las proximidades del agujero negro supermasivo de Andrómeda. La simulación demostró que podría formarse un pequeño disco de gas caliente cerca del agujero negro supermasivo y alimentarlo continuamente. El disco podría reponerse y mantenerse mediante numerosas corrientes de gas y polvo.
Pero los investigadores también descubrieron que esas corrientes deben permanecer dentro de un tamaño y caudal determinados; de lo contrario, la materia caería en el agujero negro en grupos irregulares, provocando más fluctuaciones de la luz.
Cuando los autores compararon sus hallazgos con los datos de Spitzer y el Telescopio Espacial Hubble de la NASA , encontraron espirales de polvo previamente identificadas por Spitzer que encajaban dentro de estas limitaciones. De esto, los autores concluyeron que las espirales alimentan el agujero negro supermasivo de Andrómeda.
"Este es un gran ejemplo de cómo los científicos reexaminan datos de archivo para revelar más sobre la dinámica de las galaxias comparándolos con las últimas simulaciones por computadora", dijo Almudena Prieto, astrofísica del Instituto de Astrofísica de las Islas Canarias y del Observatorio de la Universidad de Munich, y una coautor del estudio publicado este año. "Tenemos datos de hace 20 años que nos dicen cosas que no reconocimos cuando los recopilamos por primera vez".
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| Esta imagen recientemente procesada de la galaxia de Andrómeda utiliza datos del ahora retirado Telescopio Espacial Spitzer de la NASA para revelar los complejos patrones de polvo que se encuentran en la vecina más cercana de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Muestra el brillo de los hidrocarburos aromáticos policíclicos que brillan a una longitud de onda de 8 micrones. La luz infrarroja proporciona una poderosa herramienta para estudiar cómo se están formando nuevas generaciones de estrellas en galaxias como Andrómeda. Las nubes de polvo en luz visible sólo se ven cuando bloquean la luz de las estrellas del fondo, pero se iluminan en longitudes de onda infrarrojas más largas. Las nubes de polvo de Andrómeda forman un anillo que atraviesa el disco estelar en forma de panqueque, a lo largo del cual podemos ver muchas zonas en las que se están formando nuevas estrellas. Sin embargo, los arcos de polvo encontrados cerca del centro de la galaxia proporcionan una pista del agujero negro supermasivo que se encuentra aquí. Para aislar mejor las características del polvo, especialmente hacia el centro de la galaxia, se eliminó la pequeña contribución de la luz estelar a 8 micrones restando datos cuidadosamente escalados a 4,5 micrones, que están dominados principalmente por el brillo de las estrellas. Esto proporciona un mejor contraste con los arcos de polvo que se encuentran en el centro de la galaxia de Andrómeda. Crédito: NASA/JPL-Caltech |
Una mirada más profunda a Andrómeda
Lanzado en 2003 y gestionado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, Spitzer estudió el universo en luz infrarroja, que es invisible para los ojos humanos. Las diferentes longitudes de onda revelan diferentes características de Andrómeda, incluidas fuentes de luz más calientes, como las estrellas, y fuentes más frías, como el polvo.
Al separar estas longitudes de onda y observar únicamente el polvo, los astrónomos pueden ver el "esqueleto" de la galaxia: lugares donde el gas se ha fusionado y enfriado, formando a veces polvo, creando las condiciones para que se formen estrellas. Esta vista de Andrómeda reveló algunas sorpresas. Por ejemplo, aunque es una galaxia espiral como la Vía Láctea, Andrómeda está dominada por un gran anillo de polvo en lugar de brazos distintos que rodean su centro. Las imágenes también revelaron un agujero secundario en una parte del anillo por donde pasó una galaxia enana.
La proximidad de Andrómeda a la Vía Láctea significa que parece más grande que otras galaxias desde la Tierra: vista a simple vista, Andrómeda tendría aproximadamente seis veces el ancho de la Luna (aproximadamente 3 grados). Incluso con un campo de visión más amplio que el del Hubble, Spitzer tuvo que tomar 11.000 instantáneas para crear esta imagen completa de Andrómeda.
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| Esta vista de primer plano del centro de la galaxia de Andrómeda, tomada por el ya retirado Telescopio Espacial Spitzer de la NASA, está marcada con líneas de puntos azules para resaltar el camino de dos corrientes de polvo que fluyen hacia el agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia (indicado por un círculo violeta). punto). Crédito: NASA/JPL-Caltech |
Más sobre la misión
JPL administró la misión del Telescopio Espacial Spitzer para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington hasta que la misión se retiró en enero de 2020. Las operaciones científicas se llevaron a cabo en el Centro de Ciencias Spitzer en Caltech. Las operaciones de la nave espacial se basaron en Lockheed Martin Space en Littleton, Colorado. Los datos se archivan en el Archivo Científico Infrarrojo operado por IPAC en Caltech. Caltech gestiona el JPL para la NASA.
Contacto con los medios
Calla Cofield
Laboratorio de propulsión a chorro, Pasadena, California
Publicado en Spitzer el 9 de mayo del 2024, enlace publicación.enlace publicación.
