El telescopio Chandra de la NASA observa cómo un chorro de un agujero negro choca con algo en la oscuridad

Incluso la materia expulsada por los agujeros negros puede chocar contra objetos en la oscuridad. Utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA , los astrónomos han descubierto una marca inusual del poderoso chorro de un agujero negro gigante que choca contra un objeto no identificado en su camino.

Utilizando la imagen de rayos X más profunda jamás obtenida con Chandra de Centaurus A, los astrónomos han descubierto una marca inusual del poderoso chorro del agujero negro gigante que impacta contra un objeto no identificado en su camino. Una zona de emisión en forma de V conectada a una fuente brillante de rayos X se encuentra cerca de la trayectoria del chorro del agujero negro supermasivo (resaltada en el recuadro). Los brazos de la "V" tienen al menos unos 700 años luz de longitud. En esta imagen, los rayos X de baja, media y alta energía de Chandra están coloreados en rosa, violeta y azul respectivamente. Crédito: Imagen principal: NASA/CXC/SAO/D. Bogensberger y otros; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/N. Wolk; Compuesto de campo amplio: rayos X (Chandra): NASA/CXC/SAO/D. Bogensberger y otros; Rayos X (IXPE): NASA/MSFC; Óptico: ESO; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/N. Wolk

El descubrimiento se realizó en una galaxia llamada Centaurus A (Cen A), ubicada a unos 12 millones de años luz de la Tierra. Los astrónomos han estudiado Cen A durante mucho tiempo porque tiene un agujero negro supermasivo en su centro que emite chorros espectaculares que se extienden por toda la galaxia. El agujero negro lanza este chorro de partículas de alta energía no desde el interior del agujero negro, sino desde los intensos campos gravitatorios y magnéticos que lo rodean.

La imagen muestra los rayos X de baja energía vistos por Chandra representados en rosa, los rayos X de energía media en violeta y los rayos X de mayor energía en azul.

En este último estudio, los investigadores determinaron que el chorro se mueve, al menos en ciertos puntos, a una velocidad cercana a la de la luz. Utilizando la imagen de rayos X más profunda jamás obtenida de Cen A, también encontraron una zona de emisión en forma de V conectada a una fuente brillante de rayos X, algo que no se había visto antes en esta galaxia.

Esta fuente, llamada C4, se encuentra cerca de la trayectoria del chorro del agujero negro supermasivo y se destaca en el recuadro. Los brazos de la “V” tienen al menos unos 700 años luz de longitud. Para ponerlo en contexto, la estrella más cercana a la Tierra está a unos 4 años luz de distancia.

Aunque los investigadores tienen ideas sobre lo que está sucediendo, la identidad del objeto que está explotando es un misterio porque está demasiado distante para poder ver sus detalles, incluso en las imágenes de los telescopios más potentes actuales.

El objeto incógnito que está siendo embestido puede ser una estrella masiva, ya sea sola o con una estrella compañera. Los rayos X de C4 podrían ser causados ​​por la colisión entre las partículas del chorro y el gas en un viento que sopla lejos de la estrella. Esta colisión puede generar turbulencia, causando un aumento en la densidad del gas en el chorro. Esto, a su vez, enciende la emisión de rayos X observada con Chandra.

Imagen Imagen de campo amplio de Chandra de Centaurus A. Crédito: Imagen principal: NASA/CXC/SAO/D. Bogensberger y otros; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/N. Wolk; Compuesto de campo amplio: rayos X (Chandra): NASA/CXC/SAO/D. Bogensberger y otros; Rayos X (IXPE): NASA/MSFC; Óptico: ESO; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/N. Wolk

Sin embargo, la forma de la “V” no se entiende del todo. La corriente de rayos X que se desplaza detrás de la fuente en el brazo inferior de la “V” es aproximadamente paralela al chorro, lo que coincide con la imagen de la turbulencia que provoca una mayor emisión de rayos X detrás de un obstáculo en la trayectoria del chorro. El otro brazo de la “V” es más difícil de explicar porque forma un ángulo grande con el chorro, y los astrónomos no están seguros de qué podría explicarlo.

No es la primera vez que los astrónomos han visto un chorro de un agujero negro chocando contra otros objetos en Cen A. Hay varios otros ejemplos en los que un chorro parece estar chocando con objetos, posiblemente estrellas masivas o nubes de gas. Sin embargo, C4 se destaca de estos por tener la forma de V en rayos X, mientras que otros obstáculos en la trayectoria del chorro producen manchas elípticas en la imagen de rayos X. Chandra es el único observatorio de rayos X capaz de ver esta característica. Los astrónomos están tratando de determinar por qué C4 tiene esta apariencia diferente después del contacto, pero podría estar relacionado con el tipo de objeto contra el que choca el chorro o con la forma en que lo choca directamente.

En un reciente número de The Astrophysical Journal se publicó un artículo que describe estos resultados. Los autores del estudio son David Bogensberger (Universidad de Michigan), Jon M. Miller (Universidad de Michigan), Richard Mushotsky (Universidad de Maryland), Niel Brandt (Universidad Estatal de Pensilvania), Elias Kammoun (Universidad de Toulouse, Francia), Abderahmen Zogbhi (Universidad de Maryland) y Ehud Behar (Instituto Tecnológico de Israel).

El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.

Crédito: NASA/CXC/SAO/D. Bogensberger y otros; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/N. Nube

Publicado en Chandra el 10 de diciembre del 2024, enlace publicación.