Chandra de la NASA, Spitzer estudio sugiere calabozos (Agujeros negros) abundante entre las primeras estrellas

Comparando en infrarrojo y rayos x las señales en el mismo tramo de cielo, un equipo internacional de astrónomos ha descubierto evidencia de un número significativo de agujeros negros que acompañó las primeras estrellas en el universo.

Utilizando datos del Observatorio de rayos x Chandra de la NASA y el telescopio de espacial Spitzer de la NASA, que se observa en el infrarrojo, los investigadores han concluido una de cada cinco fuentes que contribuyen a la señal infrarroja es un agujero negro.

El fondo cósmico de microondas, que se muestra a la izquierda en esta ilustración, es un destello de luz que ocurrió cuando el universo joven se ha enfriado lo suficiente como para que los electrones y protones formen los primeros átomos. Contiene las fluctuaciones de temperatura leve que corresponden a regiones de densidades ligeramente diferentes, que representan las semillas de toda estructura cósmica que hoy vemos a nuestro alrededor. El universo fue entonces oscuro para cientos de millones de años hasta que las primeras estrellas brillaban y los primeros agujeros negros comenzó el acrecentamiento de gas. Una porción de las señales de rayos x de estas fuentes de infrarrojos y se conserva en el fondo cósmico de infrarrojo, o CIB y su equivalente de la radiografía, la CXB. Al menos 20 por ciento de la estructura en estos cambios de fondos en concierto, indican que la actividad del agujero negro era cientos de veces más intensos en los inicios del universo de lo que es hoy.

 

Credit: Karen Teramura, UHIfA

"Nuestros resultados indican que los agujeros negros son responsables de al menos el 20 por ciento del fondo cósmico infrarrojo, que indica la intensa actividad de los agujeros negros que alimenta de gas durante la época de las primeras estrellas," dijo Alexander Kashlinsky, un astrofísico en Goddard Space Flight Center de la NASA en Greenbelt, Maryland.

 

El fondo cósmico de infrarrojo (CIB) es la luz colectiva de una época cuando surgieran las primeras estructuras en el universo. Los astrónomos piensan que surgió de los racimos de enormes soles en primeras generaciones estelares del universo, así como los agujeros negros, que producen grandes cantidades de energía, medida que acumulan a gas.

 

Incluso los más poderosos telescopios no pueden ver las estrellas y los agujeros negros más distantes como fuentes individuales. Pero su resplandor combinado, viajando a través de miles de millones de años luz, permite a los astrónomos comenzar a descifrar las contribuciones relativas de la primera generación de estrellas y agujeros negros en el cosmos joven. Esto fue en un momento mintado en galaxias enanas, se combinaron y crecieron en majestuosos objetos como nuestra propia galaxia Vía Láctea.

 

"Queríamos conocer la naturaleza de las fuentes en esta época más detalladamente, por lo que sugirió examinar datos de Chandra para explorar la posibilidad de emisión de rayos x asociado con el resplandor de bultos de la CIB," dijo Guenther Hasinger, director del Instituto de Astronomía en la Universidad de Hawai en Honolulu y miembro del equipo del estudio.

 

Hasinger discute los resultados el martes en la reunión 222nd de la sociedad astronómica americana en Indianápolis. Un artículo que describe el estudio fue publicado en la edición del 20 de mayo de The Astrophysical Journal.

 

El trabajo comenzó en 2005, cuando Kashlinsky y sus colegas estudian observaciones de Spitzer primero vieron indicios de un resplandor del remanente. El resplandor se hizo más evidente en otros estudios de Spitzer por el mismo equipo en 2007 y 2012. La investigación de 2012 examinó una región conocida como la franja extendida de Groth, una sola rebanada estudiada del cielo en la constelación Bootes. En todos los casos, cuando los científicos restan cuidadosamente todas las conocidas estrellas y galaxias de los datos, lo que quedaba era una luz débil, irregular. No hay ninguna evidencia directa que este resplandor es de características muy distante, pero estó investigadores llegaron a la conclusión de que representa el CIB.

 

En 2007, Chandra tomó exposiciones especialmente profundas de la tira de Groth extendido como parte de una encuesta de múltiples longitudes de onda. A lo largo de una franja de cielo ligeramente más grande que la luna llena, las observaciones de Chandra más profundas se superponen con las observaciones de Spitzer más profundas. Usando observaciones de Chandra, investigador líder, el Nico Cappelluti, un astrónomo con el Instituto Nacional de Astrofísica, en Bolonia, Italia, produce mapas de rayos x con todas las fuentes conocidas en tres bandas de longitud de onda. El resultado, siendo paralelo a los estudios de Spitzer fue un resplandor tenue, difuso de la radiografía que constituye el fondo cósmico de rayos x (CXB).

 

Comparando estos mapas, permitió al equipo determinar si las irregularidades de ambos fondos fluctuaban independientemente o en concierto. Su estudio detallado indica que las fluctuaciones de las energías de rayos x más bajas son consistentes con los en los mapas infrarrojos.

 

"Esta medida nos tomó unos cinco años para completar y los resultados fue una gran sorpresa para nosotros," dijo Cappelluti, que también está afiliado con la Universidad de Maryland, Baltimore County en Baltimore.

 

El proceso es similar a una posición en Los Angeles buscando signos de fuegos artificiales en Nueva York. La pirotecnia individual sería demasiado débil para ver y eliminar todas las fuentes de luz que permitiría la detección de luz sin resolver. Detectar humo fortalecería la conclusión al menos parte de que esta señal vino de fuegos artificiales.

 

En el caso de los mapas de la CIB y CXB porciones de infrarrojos y luz de rayos x parecen provenir de las mismas regiones del cielo. Los agujeros negros son las fuentes sólo plausibles que pueden producir ambas energías en las intensidades necesarias según informes del equipo. Regulares formación estelares galaxias, incluso las que vigorosamente formadas estrellas, no pueden hacerlo.

 

Por  información adicional de esta luz de fondo, los astrónomos están proporcionando el primer censo de fuentes en los albores de la estructura en el universo.

 

"Este es un resultado sorprendente y emocionante que puede proporcionar un primer vistazo a la era de la formación inicial de la galaxia en el universo", dijo otro contribuyente al estudio, Harvey Moseley, un astrofísico senior en Goddard. "Es esencial que continúe este trabajo y confirmarlo".

 

Centro de vuelo espacial Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa de Chandra para la dirección de misiones de la ciencia de la Agencia en Washington. Observatorio Astrofísico Smithsonian controla ciencia de Chandra y operaciones de vuelo de Cambridge, Massachusetts datos se archivan en el centro de rayos x Chandra en Cambridge.

 

Laboratorio de propulsión a chorro (JPL de la NASA) en Pasadena, California, maneja a la misión del telescopio espacial Spitzer. Se llevan a cabo operaciones científicas en el centro de ciencia de Spitzer en el California Institute of Technology (Caltech) en Pasadena. Datos se archivan en el archivo de ciencia infrarrojo en el procesamiento infrarrojo y el centro de análisis en Caltech. Caltech gestiona JPL de la NASA.

 

Francis Reddy
NASA's Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Md.

 

Traducción: El Quelonio Volador