Potencia extrema de agujero negro revelada

Los astrónomos han utilizado el Observatorio de rayos x Chandra de la NASA y un conjunto de otros telescopios para revelar uno de los agujeros negros más potentes conocidos. El agujero negro ha creado enormes estructuras en el gas caliente que lo rodea e impidió que trillones de estrellas se hayan formando.

El agujero negro es en un racimo de la galaxia llamado RX J1532.9 + 3021 (RX J1532 para abreviar), ubicado unos 3.900 millones de años luz de la Tierra. La imagen aquí es un compuesto de los datos de rayos x de Chandra revela el gas caliente en el racimo en púrpuras y ópticos de datos del telescopio espacial Hubble muestra la galaxias en amarillo. El racimo es muy brillante en los rayos x, lo que implica que es extremadamente masivo, con una masa aproximadamente 1000 trillones-1000 trillones-veces la del Sol. En el centro del cluster es una galaxia elíptica grande que contiene el agujero negro supermasivo.

La gran cantidad de gas caliente cerca del centro del cúmulo presenta un rompecabezas. Debe enfriar el gas caliente brilla con los rayos x, y el denso gas en el centro del cluster debe enfriar más rápido. La presión de este gas central frío entonces se espera que caiga, causando más allá de gas a hundirse hacia la galaxia, formando trillones de estrellas en el camino. Sin embargo, los astrónomos han encontrado evidencia de esta explosión de estrellas formándose en el centro de esta agrupación.

Este problema se ha observado en muchos racimos de la galaxia pero J1532 RX es un caso extremo, donde el enfriamiento del gas debe ser especialmente dramático debido a la alta densidad de gas cerca del centro. De los miles de racimos conocidos hasta la fecha, menos de una docena son tan extrema como RX J1532. El Cluster de Phoenix es el más extremo, donde, por el contrario, gran número de estrellas se han observado  estar formándose.

 

¿Qué impide que gran número de estrellas de la formación en RX J1532? Imágenes desde el Observatorio de rayos x Chandra y Karl G. Jansky Very Large Array (VLA de la NSF) han proporcionado una respuesta a esta pregunta. La radiografía muestra dos grandes cavidades en el gas caliente a cada lado de la galaxia central. La imagen de Chandra ha sido especialmente procesada para enfatizar las cavidades. Ambas cavidades están alineadas con los jets vistos en imágenes de radio desde el VLA. La ubicación del agujero negro supermasivo entre las cavidades es fuerte evidencia de que los jets supersónicos generados por el agujero negro han perforado en el gas caliente y lo empujaron a un lado, formando las cavidades.

 

Frentes de choque - similar a los estampidos sónicos - causados por las expansión de las cavidades y la liberación de energía por ondas de sonido reverberante mediante el gas caliente proporcionan una fuente de calor que evita la mayor parte del gas de refrigeración y la formación de nuevas estrellas.

 

Las cavidades tienen entre unos 100.000 años luz de diámetro, aproximadamente igual al ancho de la Vía Láctea. La potencia necesaria para generarlos está entre la más grande conocida en cúmulos de galaxias. Por ejemplo, el poder es casi 10 veces mayor de lo necesario para crear las cavidades conocidas en Perseus.

 

Aunque la energía para alimentar los jets se han generado por materia cayendo hacia el agujero negro, no se ha detectado ninguna emisión de rayos x del material que cae. Este resultado puede explicarse si el agujero negro es "ultramassive" en lugar de supermasivos, con una masa más de 10 mil millones veces mayor que el Sol. Un agujero negro debería ser capaz de producir potentes chorros sin consumir grandes cantidades de masa, resultando en muy poca radiación del material que cae hacia adentro.

 

Otra posible explicación es que el agujero negro tiene una masa sólo sobre un millón de veces la del Sol pero está girando muy rápidamente. Un agujero negro puede producir más potentes chorros de un hilado lentamente un agujero negro cuando consume la misma cantidad de materia. En ambas explicaciones del agujero negro es extremadamente enorme.

 

Una cavidad más distante es vista también en un ángulo diferente con respecto a los jets, a lo largo de una dirección norte-sur. Esta cavidad es probable que se han producido por un jet de un arrebato mucho mayor desde el agujero negro. Esto plantea la pregunta de por qué esta cavidad ya no está alineada con los jets. Hay dos posibles explicaciones. Movimiento a gran escala del gas en el clúster lo empujó a un lado o el agujero negro es precesión, es decir, temblando como un trompo.

 

Un artículo que describe este trabajo fue publicado en la edición del 10 de noviembre de 2013 de The Astrophysical Journal y está disponible en línea. El primer autor es Julie Hlavacek-Larrondo de Stanford University. Los datos de Hubble usados en este análisis provienen de la encuesta Cluster Lensing y supernovas, dirigida por Marc Postman del Space Telescope Science Institute.

 

Centro de vuelo espacial Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la dirección de misiones de ciencia de la NASA en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsoniano en Cambridge, Massachusetts, controla las operaciones de vuelo y ciencia de Chandra.

Crédito de la imagen: radiografía: NASA/CXC/Stanford/J.Hlavacek-Larrondo et al., óptica: equipo de choque & NASA/ESA/STScI/M.Postman

Traducción: El Quelonio Volador