Octubre 3, 2017: Ver doble: los científicos encuentran elusivos pares gigantes agujero negro

Ilustración de un par de agujeros negros supermasivos.

Créditos: NASA/CXC/A. Hobart

Este gráfico muestra dos de cinco nuevos pares de agujeros negros supermasivos recientemente identificados por los astrónomos utilizando una combinación de datos del Observatorio Chandra X-Ray de la NASA, el explorador de sondeos infrarrojos de campo ancho (WISE) y los binoculares grandes de base terrestre Telescopio en Arizona.

Créditos: radiografía (J122104): NASA/CXC/George Mason Univ./S.Satyapal et al.; Radiografía (J140737): NASA/CXC/Univ. de Victoria/s. Ellison y otros.; Óptico: SDSS; Ilustración: NASA/CXC/A. Hobart

Los astrónomos han identificado una cosecha de parachoques de agujeros negros supermasivos duales en los centros de galaxias. Este descubrimiento podría ayudar a los astrónomos a comprender mejor cómo crecen los gigantescos agujeros negros y cómo pueden producir las señales de ondas gravitacionales más fuertes en el universo.

La nueva evidencia revela cinco pares de agujeros negros supermasivos, cada uno que contiene millones de veces la masa del Sol. Estas parejas de agujeros negros se formaron cuando dos galaxias chocaron y se fusionaron entre sí, obligando a sus agujeros negros supermasivos a cerrarse juntos.

Los pares negros del agujero fueron destapados combinando datos de una serie de diversos observatorios incluyendo el Observatorio de Rayos X  Chandra de la NASA, el explorador infrarrojo de la encuesta del amplio-campo (Wise), y el telescopio binocular grande Ground-Based en Arizona.

"Los astrónomos encuentran agujeros negros supermasivos en todo el universo", dijo Shobita Satyapal, de la Universidad George Mason en Fairfax, Virginia, quien lideró uno de los dos papeles que describían estos resultados. "Pero a pesar de que hemos pronosticado que crecen rápidamente cuando están interactuando, el crecimiento de los agujeros negros supermasivos duales han sido difíciles de encontrar."

Antes de este estudio menos de diez pares confirmados de agujeros negros crecientes eran sabidos de estudios en los Rayos X, basados sobre todo en detecciones de la ocasión. Para realizar una búsqueda sistemática, el equipo tuvo que tamizar cuidadosamente a través de datos de telescopios que detecten diferentes longitudes de onda de luz.

A partir del proyecto Galaxy Zoo, los investigadores utilizaron datos ópticos de la encuesta de cielo digital Sloan (SDSS) para identificar las galaxias en las que aparecía que se estaba produciendo una fusión entre dos galaxias más pequeñas. De este conjunto, se seleccionaron los objetos donde la separación entre los centros de las dos galaxias en los datos de SDSS es menos de 30.000 años luz, y los colores infrarrojos de datos de WISE coinciden con los predichos para un agujero negro supermasivo que crece rápidamente.

Con esta técnica se encontraron siete sistemas de fusión que contenían al menos un agujero negro supermasivo. Porque la emisión fuerte de Rayos X es una característica distintiva de los agujeros negros supermasivos crecientes, Satyapal y sus colegas entonces observaron estos sistemas con Chandra. Se encontraron pares estrechamente separados de fuentes de rayos-x en cinco sistemas, proporcionando evidencia convincente de que contienen dos agujeros negros supermasivos (o alimentados) en crecimiento.

Tanto los datos de rayos X de Chandra como las observaciones infrarrojas sugieren que los agujeros negros supermasivos están enterrados en grandes cantidades de polvo y gas.

"Nuestro trabajo demuestra que combinar la selección infrarroja con la carta recordativa de los Rayos X es una manera muy eficaz de encontrar estos pares negros del agujero," dijo a Sara Ellison de la Universidad de victoria en Canadá, que condujo el otro papel que describía estos resultados. "Los rayos X y la radiación infrarroja son capaces de penetrar en las oscuras nubes de gas y polvo que rodean a estos pares de agujeros negros, y la aguda visión de Chandra es necesaria para separarlas".

El papel dirigido por Ellison utilizó datos ópticos adicionales de la cartografía galaxias cercanas en el Observatorio de punto de Apache (MaNGA) encuesta para localizar uno de los nuevos pares de agujero negro.  Un miembro de este par negro del agujero es particularmente de gran alcance, teniendo la luminosidad más alta de Rayos X en un par negro del agujero observado por Chandra hasta la fecha.

Este trabajo tiene implicaciones para el campo floreciente de la astrofísica de la onda gravitacional. Mientras que los científicos que usan el interferómetro láser de la gravedad-agitan el Observatorio (Ligo) han detectado las señales de la fusión de los agujeros negros, estos agujeros negros han sido de la variedad más pequeña que pesa entre cerca de ocho y 36 veces la masa del Sol.

Este gráfico muestra dos de cinco nuevos pares de agujeros negros supermasivos recientemente identificados por los astrónomos utilizando una combinación de datos del Observatorio Chandra X-Ray de la NASA, el explorador de sondeos infrarrojos de campo ancho (WISE) y los binoculares grandes de base terrestre Telescopio en Arizona.

Créditos: radiografía (J122104): NASA/CXC/George Mason Univ./S.Satyapal et al.; Radiografía (J140737): NASA/CXC/Univ. de Victoria/s. Ellison y otros.; Óptico: SDSS; Ilustración: NASA/CXC/A. Hobart

La fusión de los agujeros negros en los centros de las galaxias son mucho más grandes. Cuando estos agujeros negros supermasivos dibujan aún más cerca, deben comenzar a producir ondas gravitacionales. La fusión eventual de los agujeros negros supermasivos duales en centenares de millones de años forjaría un agujero negro aún más grande. Este proceso produciría una cantidad asombrosa de energía cuando parte de la masa se convierte en ondas gravitacionales.

"Es importante entender cómo son los pares de agujeros negros supermasivos comunes, para ayudar a predecir las señales de los observatorios de ondas gravitacionales", dijo Satyapal. "Con experimentos ya en su lugar y futuros que vienen en línea, este es un momento emocionante para estar investigando la fusión de los agujeros negros." "Estamos en las primeras etapas de una nueva era en la exploración del universo".

Ligo no es capaz de detectar ondas gravitacionales de los pares de agujeros negros supermasivos. En su lugar, los arrays de temporización de pulsar como el Observatorio norteamericano de nanohertz para las ondas gravitacionales (NANOGrav) están realizando esta búsqueda actualmente. En el futuro, el proyecto de la antena espacial del interferómetro del laser (lisa) también podría buscar estas ondas gravitacionales.

Cuatro de los candidatos dobles de agujeros nergros fueron divulgados en un papel por Satyapal y otros que fue aceptado recientemente para la publicación en el diario astrofísico, y aparece en línea. El otro candidato doble de agujero negro fue divulgado en un papel por Ellison y otros, que fue publicado en el número de septiembre 2017 de los avisos mensuales de la sociedad astronómica real y aparece en línea.

El centro Marshall de vuelos espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la dirección de la misión científica de la NASA en Washington. El Observatorio Astrofísico del Smithsonian en Cambridge, Massachusetts, controla la ciencia y las operaciones de vuelo de Chandra.

El Laboratorio de Propulsión de Jet de la NASA en Pasadena, California, manejó y operó a Wise para la dirección de la misión científica de la NASA en Washington. El laboratorio de dinámica espacial en Logan, Utah, construyó el instrumento científico. Ball Aerospace & Technologies Corp., de Boulder, Colorado, construyó la nave espacial. Las operaciones científicas y el procesamiento de datos tienen lugar en el Caltech/IPAC. Caltech administra el JPL para la NASA.

Molly Porter
Marshall Space Flight Center, Huntsville, Ala.
256-544-0034
molly.a.porter@nasa.gov

Last Updated: Oct. 4, 2017

Editor: Lee Mohon

Traducción: El Quelonio Volador