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Composición de la galaxia NGC 1433 con imágenes de ALMA y Hubble |
Dos equipos internacionales de astrónomos han utilizado las
capacidades de ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para
estudiar en detalle los chorros que emiten los enormes agujeros negros
del centro de las galaxias y observar cómo afectan a su entorno. Han
logrado, por un lado, la mejor imagen obtenida hasta el momento del gas
molecular que rodea a un agujero negro cercano y poco activo y, por
otro, han captado un inesperado destello de la base de un potente chorro
cercano a un agujero negro distante.
En el centro de
casi todas las galaxias del universo hay agujeros negros supermasivos —
con masas de más miles de millones de veces la masa del Sol —, incluso
en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. En un pasado remoto, estos
extraños objetos eran muy activos, engullendo enormes cantidades de
material de sus alrededores, resplandeciendo con un brillo cegador y
eyectando diminutas fracciones de esa materia a través de chorros
extremadamente potentes. En el universo actual, la mayor parte de los
agujeros negros supermasivos son mucho menos activos que en su juventud,
pero la interacción entre los chorros y su entorno aún sigue moldeando a
las galaxias.
Dos nuevos estudios publicados hoy en la revista Astronomy &
Astrophysics, han utilizado ALMA para sondear los chorros de los
agujeros negros a escalas muy diferentes: un agujero negro cercano y
relativamente tranquilo en la galaxia NGC 1433 y un objeto muy distante y
activo llamado PKS 1830-211.
"ALMA ha revelado la
existencia de una sorprendente estructura espiral en el gas molecular
cercano al centro de NGC 1433," afirma Françoise Combes (Observatorio de
París, Francia), autora principal del primer artículo. "Esto explica
cómo fluye el material hacia el interior para alimentar al agujero
negro. Con estas nuevas y precisas observaciones de ALMA hemos
descubierto un chorro de material que fluye fuera del agujero negro,
extendiéndose solo unos 150 años luz. Es el chorro molecular de este
tipo más pequeño observado hasta ahora en una galaxia externa".
El
descubrimiento de este chorro, que está siendo arrastrado junto con el
chorro desde el agujero negro central, muestra cómo este tipo de chorros
pueden frenar la formación estelar y regular el crecimiento de los
bulbos centrales de las galaxias [1].
En PKS 1830-211, Ivan Martí-Vidal (Universidad Chalmers de
Tecnología, Observatorio Espacial de Onsala, Onsala, Suecia) y su equipo
también han observado y agujero negro supermasivo con un chorro, pero
este es mucho más brillante y activo y se encuentra en el Universo
temprano [2]. Esto resulta inusual ya que su brillante luz, en su camino
hacia la Tierra, topa con una galaxia masiva, dividiéndose en dos
imágenes debido a la lente gravitatoria [3].
De vez en
cuando, de repente los agujeros negros supermasivos engullen una gran
cantidad de masa [4], lo que aumenta la potencia de los chorros y
provoca que la radiación aumente a las energías más altas. Ahora, ALMA
ha captado, por casualidad, uno de estos eventos en PKS 1830-211.
"Observar con ALMA este caso de “indigestión” de un agujero negro ha
sido totalmente casual. Estábamos observando PKS 1830-211 con otros
fines y entonces detectamos sutiles cambios de color e intensidad en las
lentes gravitatorias. Tras estudiar con detalle este comportamiento
inesperado llegamos a la conclusión de que estábamos observando, por un
golpe de suerte, en el momento adecuado, justo cuando nueva materia
fresca entraba en la base del chorro del agujero negro", afirma
Sebastien Muller, uno de los coautores del segundo artículo.
El
equipo también quiso saber si este violento evento fue captado por
otros telescopios y se sorprendieron al detectar una clara señal en
rayos gamma gracias a las observaciones de monitorización del satélite
Fermi-LAT. El proceso que causó el aumento de radiación en longitudes de
onda largas, captadas por ALMA, fue también el responsable del gran
aumento de brillo en el chorro, alcanzando las energías más altas que
pueden obtenerse en el Universo [5].
"Es la primera vez que se establece una conexión tan evidente entre
los rayos gamma y las ondas de radio submilimétricas partiendo de la
observación del chorro de un agujero negro", añade Sebastien Muller.
Las
dos nuevas observaciones son solo el inicio de las investigaciones de
ALMA en torno a los trabajos relacionados con los chorros de agujeros
negros supermasivos, tanto cercanos como distantes. El equipo de Combes
ya está estudiando otras galaxias activas cercanas con ALMA, y se espera
que el singular objeto PKS 1830-211 sea el centro de muchas otras
investigaciones futuras con ALMA y otros telescopios.
"Aún
queda mucho por conocer acerca de cómo los agujeros negros pueden crear
esos enormes y energéticos chorros de materia y radiación", concluye
Ivan Martí-Vidal. “Pero los nuevos resultados, obtenidos incluso antes
de que se completara la construcción de ALMA, muestran que es una
potente herramienta, única para sondear estos chorros — ¡y los
descubrimientos no han hecho más que empezar!".
Notas
[1] Este procesos, denominado retroalimentación (feedback en inglés), puede explicar la misteriosa relación entre la masa de un agujero negro en el centro de una galaxia y la masa del bulbo que lo rodea. El agujero negro acreta gas y crece de forma más activa, pero entonces produce chorros que limpian de gas las regiones circundantes y frenan la formación estelar, parándola.
[2] PKS 1830-211 tiene un desplazamiento al rojo de 2.5, lo cual significa que su luz ha tenido que viajar unos 11 billones de años antes de llegar hasta nosotros. La luz que vemos fue emitida cuando el Universo tenía tan solo un 20% de su edad actual. Haciendo una comparación, la luz de NGC 1433 solo tarda unos 30 millones de años en alcanzar la Tierra, un tiempo muy corto en términos galácticos.
[3] La teoría de la Relatividad General de Einstein predice que los rayos de luz se desviarán al pasar cerca de un objeto masivo como una galaxia. Este efecto se denomina lente gravitatoria y, desde su primera confirmación en 1979, se han descubierto numerosos efectos de lente gravitatoria. La lente puede crear múltiples imágenes además de distorsionar y aumentar las fuentes de luz del fondo.
[4] El material que cae podría ser una estrella o una nube molecular. Este tipo de evento, con una nube cayendo, ya ha sido observado en el centro de la Vía Láctea.
[5] Esta energía se emite como rayos gamma, la longitud de onda más corta y la energía más potente en forma de radiación electromagnética.
Enlace original: ESO.
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