Visto: Agujeros negros de la 'Estrella de la Muerte' en acción
Enormes agujeros negros disparan potentes rayos de partículas al espacio y luego cambian su objetivo para disparar a nuevos objetivos. Este descubrimiento, realizado utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el Very Long Baseline Array (VLBA) del Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO) de la Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU. (NSF), muestra qué tipo de impacto generalizado pueden tener los agujeros negros en su entorno. galaxia y más allá.
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| Abell 478 y NGC 5044 (etiquetados). Crédito: Rayos X: NASA/CXC/Univ. de Bolonia/F. Ubertosi; Inserciones de radio: NSF/NRAO/VLBA; Imagen de campo amplio: Óptica/IR: Univ. de Hawái/Pan-STARRS; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/N. Wolk |
Un equipo de astrónomos observó 16 agujeros negros supermasivos en galaxias rodeadas de gas caliente detectado en rayos X por Chandra. Utilizando datos de radio del VLBA, operado por el Observatorio Radioastronómico Nacional, estudiaron las direcciones de los haces (también conocidos como chorros) de partículas disparadas a unos años luz de distancia de los agujeros negros. Esto les da a los científicos una imagen de hacia dónde apunta actualmente cada rayo, visto desde la Tierra. Cada agujero negro dispara dos rayos en direcciones opuestas.
Luego, el equipo utilizó los datos de Chandra para estudiar pares de cavidades, o burbujas, en el gas caliente que se crearon en el pasado cuando los rayos empujaban el gas hacia afuera. La ubicación de las grandes cavidades exteriores indica la dirección en la que apuntaban esos rayos millones de años antes. Luego, los investigadores compararon las direcciones de los haces de radio con las direcciones de los pares de cavidades.
"Descubrimos que alrededor de un tercio de los rayos ahora apuntan en direcciones completamente diferentes a las anteriores", dijo Francesco Ubertosi de la Universidad de Bolonia en Italia, quien dirigió el estudio. "Estos agujeros negros de la Estrella de la Muerte giran y apuntan a nuevos objetivos, como la estación espacial ficticia de Star Wars".
Los datos de rayos X y radio indican que los rayos pueden cambiar de dirección en casi 90 grados en algunos casos, y en escalas de tiempo de entre un millón de años y unas pocas decenas de millones de años.
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| Los astrónomos estudiaron 16 agujeros negros que disparan potentes rayos o chorros al espacio. Descubrieron que alrededor de un tercio de estos han cambiado de dirección en grandes cantidades, según datos de Chandra y Very Long Baseline Array. Los agujeros negros están en el centro de estas imágenes de Chandra de Abell 478 y NGC 5044. Los datos de Chandra contienen cavidades que estos rayos tallaron en el gas caliente, revelando hacia dónde apuntaban los rayos hace millones de años. Los datos de radio del VLBA revelan hacia dónde apuntan actualmente los rayos. Una comparación de los datos de Chandra y VLBA muestra que los rayos cambiaron de dirección en cantidades significativas. Crédito: Rayos X: NASA/CXC/Univ. de Bolonia/F. Ubertosi y otros; Radio: NSF/NRAO/VLA; Imagen de campo amplio: Óptica/IR: Univ. de Hawái/Pan-STARRS; IR: NASA/ESA/JPL/CalTech/Telescopio Espacial Herschel; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/N. Wolk |
"Teniendo en cuenta que estos agujeros negros probablemente tengan más de 10 mil millones de años", dijo el coautor Gerrit Schellenberger del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA), “consideramos que un gran cambio de dirección en unos pocos millones de años es rápido. Cambiar la dirección de los rayos del agujero negro gigante en aproximadamente un millón de años es análogo a cambiar la dirección de un nuevo acorazado en unos pocos minutos”.
Los científicos creen que los rayos de los agujeros negros y las cavidades que estos crean juegan un papel importante en la cantidad de estrellas que se forman en sus galaxias. Los rayos bombean energía al gas caliente dentro y alrededor de la galaxia, evitando que se enfríe lo suficiente como para formar una gran cantidad de nuevas estrellas. Si los rayos cambian de dirección en grandes cantidades, pueden frenar la formación de estrellas en áreas mucho más grandes de la galaxia.
"Estas galaxias están demasiado distantes para saber si los rayos de los agujeros negros de la Estrella de la Muerte están dañando las estrellas y sus planetas, pero estamos seguros de que, en primer lugar, están impidiendo que se formen muchas estrellas y planetas", dijo el coautor Ewan O' Sullivan, también de CfA.
Una de las mayores preguntas abiertas es cómo estos rayos de agujeros negros se vuelven así. Se cree que la dirección de los rayos de cada uno de estos agujeros negros gigantes, que probablemente estén girando, se alinea con el eje de rotación del agujero negro, lo que significa que los rayos apuntan a lo largo de una línea que conecta los polos.
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| Imágenes de rayos X, radio, ópticas e infrarrojas, NGC 5044. Crédito: Rayos X: NASA/CXC/Univ. de Bolonia/F. Ubertosi y otros; Radio: NSF/NRAO/VLA; Imagen de campo amplio: Óptica/IR: Univ. de Hawái/Pan-STARRS; IR: NASA/ESA/JPL/CalTech/Telescopio Espacial Herschel; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/N. Wolk |
Una importante fuente de energía para estos rayos probablemente sea la materia de un disco que gira alrededor del agujero negro y cae hacia adentro. Se cree que este proceso obliga a los haces a ser perpendiculares al disco. Si el material cae hacia el agujero negro en un ángulo diferente que no sea paralelo al disco, podría afectar la dirección del eje de rotación del agujero negro.
"Es posible que el material que cae rápidamente hacia los agujeros negros en un ángulo diferente y durante un tiempo suficiente arrastre sus ejes de rotación en una dirección diferente", dijo el coautor Jan Vrtilek, también del CfA, "haciendo que los rayos apunten en una dirección diferente". .”
El equipo también consideró explicaciones alternativas para la falta de coincidencia entre las direcciones de los haces de radio y las cavidades. Una alternativa es que el gas chapotee en el racimo como el vino en un vaso que gira en círculos. Un chapoteo como este podría ser causado por colisiones entre dos cúmulos de galaxias que podrían mover las cavidades.
Sin embargo, los investigadores encontraron evidencia de chapoteo tanto en grupos alineados como desalineados, lo que va en contra de la posibilidad de que el chapoteo esté causando que las cavidades se muevan a grandes distancias.
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| Vistas de campo amplio de Abell 478 [izquierda] y NGC 5044 [derecha]. Crédito: Rayos X: NASA/CXC/Univ. de Bolonia/F. Ubertosi y otros; Óptico/IR: Univ. de Hawái/Pan-STARRS; IR: NASA/ESA/JPL/CalTech/Telescopio Espacial Herschel; |
El artículo dirigido por Francesco Ubertosi se publicó en la edición del 20 de enero de 2024 de The Astrophysical Journal y está disponible aquí . Además de Ubertosi, Schellenberger, O'Sullivan y Vrtilek, los autores del artículo son Simona Giacintucci del Laboratorio de Investigación Naval en Washington, DC, Laurence David y William Forman del CfA, Myriam Gitti de la Universidad de Bolonia en Italia, Tiziana Venturi del Instituto Nacional de Astrofísica—Instituto de Radioastronomía de Italia, Christine Jones del CfA y Fabrizio Brighenti de la Universidad de Bolonia en Italia.
El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA gestiona el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsonian controla la ciencia desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.
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 22 de mayo del 2024, enlace publicación.
