Un estudio de Chandra demuestra que los agujeros negros pueden cocinar por sí mismos

Los astrónomos han dado un paso crucial al demostrar que los agujeros negros más masivos del universo pueden crear su propio alimento. Datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y del Very Large Telescope (VLT) aportan nueva evidencia de que las explosiones de los agujeros negros pueden ayudar a enfriar el gas para alimentarse.

Los astrónomos han dado un paso crucial al demostrar que los agujeros negros más masivos del universo pueden crear su propio alimento. Utilizando datos de rayos X de Chandra y datos de luz óptica, este estudio, basado en observaciones de siete cúmulos de galaxias en total, proporciona nueva evidencia de que las explosiones de los agujeros negros pueden enfriar el gas para alimentarse. Las galaxias masivas en el centro de los cúmulos contienen enormes agujeros negros que alimentan las explosiones en forma de chorros, impulsados ​​por los agujeros negros que se alimentan de gas. Estas imágenes muestran los datos de rayos X y ópticos de los cúmulos de Perseo y Centauro obtenidos del estudio. Crédito: Cúmulo de Perseo: Rayos X: NASA/CXC/SAO/V. Olivares et al.; Óptica/IR: DSS; H-alfa: CFHT/SITELLE; Cúmulo de Centauro: Rayos X: NASA/CXC/SAO/V. Olivaresi et al.; Óptica/IR: NASA/ESA/STScI; H-alfa: ESO/VLT/MUSE; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/N. Wolk.

Este estudio se basó en observaciones de siete cúmulos de galaxias. Los centros de los cúmulos de galaxias contienen las galaxias más masivas del universo, que albergan enormes agujeros negros con masas que oscilan entre millones y decenas de miles de millones de veces la del Sol. Los chorros de estos agujeros negros son impulsados ​​por el consumo de gas.

Estas imágenes muestran dos de los cúmulos de galaxias del estudio: el cúmulo de Perseo y el cúmulo de Centauro. Los datos de Chandra, representados en azul, revelan rayos X de filamentos de gas caliente, mientras que los datos del VLT, un telescopio óptico en Chile, muestran filamentos más fríos en rojo.

Los resultados respaldan un modelo según el cual las explosiones de los agujeros negros provocan el enfriamiento del gas caliente y la formación de estrechos filamentos de gas cálido. La turbulencia en el gas también desempeña un papel importante en este proceso.

Según este modelo, parte del gas caliente de estos filamentos debería fluir hacia el centro de las galaxias para alimentar los agujeros negros, provocando una explosión. Esta explosión provoca que más gas se enfríe y alimente los agujeros negros, lo que provoca nuevas explosiones.

Este modelo predice que existirá una relación entre el brillo de los filamentos de gas caliente y cálido en los centros de los cúmulos de galaxias. Más específicamente, en las regiones donde el gas caliente es más brillante, el gas cálido también debería serlo. El equipo de astrónomos ha descubierto, por primera vez, esta relación, lo que respalda decisivamente el modelo.

Este resultado también proporciona una nueva comprensión de estos filamentos llenos de gas, importantes no solo para alimentar a los agujeros negros, sino también para la formación de nuevas estrellas. Este avance fue posible gracias a una técnica innovadora que aísla los filamentos calientes en los datos de rayos X de Chandra de otras estructuras, incluyendo grandes cavidades en el gas caliente creadas por los chorros del agujero negro.

La relación recién descubierta entre estos filamentos muestra una notable similitud con la observada en las colas de las galaxias medusa, a las que se les ha extraído gas al desplazarse a través del gas circundante, formando largas colas. Esta similitud revela una conexión cósmica inesperada entre ambos objetos e implica que un proceso similar está ocurriendo en ellos.

Este trabajo, liderado por Valeria Olivares, de la Universidad de Santiago de Chile, se publicó en Nature Astronomy y está disponible en línea. El estudio reunió a expertos internacionales en observaciones y simulaciones ópticas y de rayos X de Estados Unidos, Chile, Australia, Canadá e Italia. El trabajo se basó en las capacidades del instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer) del VLT, que genera imágenes 3D del universo.

El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA, en Huntsville, Alabama, gestiona 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 Rayos X: NASA/CXC/SAO/V. Olivares et al.; Óptica/IR: DSS; H-alfa: CFHT/SITELLE; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/N. Wolk

Publicado en Chandra el 27 de enero del 2025, enlace publicación.