El Hubble descubre que el haz de un agujero negro promueve las erupciones estelares
En un hallazgo sorprendente, los astrónomos que utilizan el telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA han descubierto que el chorro de un agujero negro supermasivo en el centro de una enorme galaxia parece provocar la erupción de estrellas a lo largo de su trayectoria. Las estrellas, llamadas novas, no quedan atrapadas en el interior del chorro, sino que aparentemente se encuentran en un entorno peligroso.
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| Una imagen del telescopio espacial Hubble de la galaxia gigante M87 muestra un chorro de plasma de 3.000 años luz de longitud que sale disparado del agujero negro central de la galaxia, de 6.500 millones de masas solares. El chorro, que parece un soplete, parece provocar la erupción de estrellas a lo largo de su trayectoria. Estas novas no quedan atrapadas en el interior del chorro, sino que aparentemente se encuentran en un entorno peligroso cercano. Durante un reciente estudio de nueve meses, los astrónomos que utilizaron el Hubble encontraron el doble de novas cerca del chorro que en otras partes de la galaxia. La galaxia alberga varios billones de estrellas y miles de cúmulos globulares de estrellas similares a estrellas. [ Descripción de la imagen : Fotografía tomada con el Hubble de la galaxia M87, que se parece a una bola de algodón blanca, translúcida y difusa. El brillo disminuye gradualmente en todas las direcciones desde un punto de luz blanca brillante en el centro. Un chorro ondulado de material azul-blanco se extiende desde el núcleo puntiagudo hacia afuera, en la parte superior derecha, aproximadamente a la mitad de la galaxia. Las estrellas salpican el fondo.]Crédito: NASA, ESA, A. Lessing (Universidad de Stanford), E. Baltz (Universidad de Stanford), M. Shara (AMNH), J. DePasquale (STScI) |
El hallazgo desconcierta a los investigadores que buscan una explicación . "No sabemos qué está pasando, pero es un hallazgo muy emocionante", dijo el autor principal Alec Lessing de la Universidad de Stanford. "Esto significa que hay algo que falta en nuestra comprensión de cómo los chorros de los agujeros negros interactúan con su entorno".
Una nova estalla en un sistema estelar doble en el que una estrella normal, vieja y hinchada, derrama hidrógeno sobre una estrella compañera enana blanca quemada. Cuando la enana ha acumulado una capa superficial de hidrógeno de un kilómetro de profundidad, esa capa explota como una bomba nuclear gigante. La enana blanca no es destruida por la erupción de la nova, que expulsa su capa superficial y luego vuelve a succionar combustible de su compañera, y el ciclo de explosión de la nova comienza de nuevo.
El Hubble encontró el doble de novas saliendo del chorro cerca del chorro que en cualquier otro lugar de la galaxia gigante durante el período estudiado. El chorro es lanzado por un agujero negro central de 6.500 millones de masas solares rodeado por un disco de materia en remolino. El agujero negro, repleto de materia que cae, lanza un chorro de plasma de 3.000 años luz de longitud que atraviesa el espacio a casi la velocidad de la luz. Cualquier cosa atrapada en el rayo energético se quemaría. Pero estar cerca de su abrasador chorro de salida aparentemente también es arriesgado, según los nuevos hallazgos del Hubble.
El hallazgo del doble de novas cerca del chorro implica que hay el doble de sistemas de estrellas dobles formadores de novas cerca del chorro o que estos sistemas entran en erupción con el doble de frecuencia que sistemas similares en otras partes de la galaxia.
"Hay algo que el chorro está haciendo a los sistemas estelares que se desplazan hacia el vecindario circundante. Tal vez el chorro de alguna manera hace que el combustible de hidrógeno se disperse sobre las enanas blancas, lo que hace que entren en erupción con mayor frecuencia ", dijo Lessing. "Pero no está claro que se trate de un empuje físico. Podría ser el efecto de la presión de la luz que emana del chorro. Cuando se libera hidrógeno más rápido, se obtienen erupciones más rápidas. Algo podría estar duplicando la tasa de transferencia de masa hacia las enanas blancas cercanas al chorro". Otra idea que consideraron los investigadores es que el chorro está calentando la estrella compañera de la enana, lo que hace que se desborde aún más y descargue más hidrógeno sobre la enana. Sin embargo, los investigadores calcularon que este calentamiento no es lo suficientemente grande como para tener este efecto.
"No somos los primeros en decir que parece que hay más actividad alrededor del chorro M87", dijo el coinvestigador Michael Shara del Museo Americano de Historia Natural de la ciudad de Nueva York. "Pero el Hubble ha mostrado esta actividad aumentada con muchos más ejemplos y con una significación estadística que nunca antes".
Poco después del lanzamiento del Hubble en 1990, los astrónomos utilizaron su cámara de objetos débiles (FOC, por sus siglas en inglés) de primera generación para observar el centro de M87 , donde se esconde el monstruoso agujero negro. Observaron que estaban sucediendo cosas inusuales alrededor del agujero negro. Casi cada vez que el Hubble observaba, los astrónomos veían "eventos transitorios" azulados que podrían ser evidencia de novas que se desprendían como flashes de cámaras de paparazzi cercanos. Pero la visión de la FOC era tan estrecha que los astrónomos del Hubble no podían apartar la vista del chorro para compararlo con la región cercana al chorro. Durante más de dos décadas, los resultados siguieron siendo misteriosamente tentadores.
Durante un intervalo de nueve meses, el Hubble recopiló pruebas convincentes de la influencia del chorro en las estrellas de la galaxia anfitriona, cuando observó con cámaras más nuevas y de mayor campo de visión las novas en erupción. Esto supuso un desafío para el programa de observación del telescopio, ya que requería volver a visitar M87 exactamente cada cinco días para obtener otra instantánea. La suma de todas las imágenes de M87 dio como resultado las imágenes más profundas de M87 que se hayan tomado jamás.
El Hubble encontró 94 novas en el tercio de M87 que su cámara puede abarcar. "No solo estábamos observando el chorro, sino también toda la galaxia interior. Una vez que se trazan todas las novas conocidas sobre M87, no se necesitan estadísticas para convencerse de que hay un exceso de novas a lo largo del chorro. No es una ciencia exacta. Hicimos el descubrimiento simplemente observando las imágenes. Y aunque nos sorprendió mucho, nuestros análisis estadísticos de los datos confirmaron lo que vimos claramente", dijo Shara.
“Estamos presenciando un fenómeno intrigante pero desconcertante”, comentó Chiara Circosta, investigadora de la ESA que estudia el impacto que tienen los agujeros negros supermasivos en proceso de acreción sobre las galaxias que los albergan en el universo distante. “Me sorprendió mucho este descubrimiento. Observaciones tan detalladas de galaxias cercanas son valiosas para ampliar nuestra comprensión de cómo los chorros interactúan con sus galaxias anfitrionas y potencialmente afectan a la formación de estrellas”.
Este logro se debe enteramente a las capacidades únicas del Hubble. Las imágenes tomadas con telescopios terrestres no tienen la claridad necesaria para ver novas en el interior de M87. No pueden distinguir estrellas o erupciones estelares cercanas al núcleo de la galaxia porque los alrededores del agujero negro son demasiado brillantes. Sólo el Hubble puede detectar novas contra el fondo brillante de M87.
Las novas son muy comunes en el universo. Una nova estalla en algún lugar de M87 cada día. Pero como hay al menos 100 mil millones de galaxias en todo el universo visible, alrededor de un millón de novas estallan cada segundo en algún lugar del universo.
Más información
El telescopio espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la ESA y la NASA.
Crédito de la imagen: NASA, ESA, J. Olmsted (STScI)
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Bethany Downer
Directora de comunicaciones científicas de la ESA/Hubble
Correo electrónico: Bethany.Downer@esahubble.org
Publicado en ESA/Hubble el 26 de septiembre del 2024, enlace publicación.
