Lucha de titanes: dos agujeros negros en acción

Sistema Arp299, formado por las galaxias NGC3690 y IC694. Créditos: Telescopio Espacial Hubble (http://hubblesite.org/gallery/album/entire/pr2008016bs/web/).

Utilizando el instrumento CanariCam, instalado en el Gran Telescopio Canarias (GTC), el grupo de investigadores “Los Piratas” espía el interior de un sistema en interacción en el que dos galaxias chocan, fusionándose y alimentando los dos agujeros negros de sus respectivos núcleos

Arp299 es el nombre de un sistema formado por dos galaxias (NGC3690 + IC694) en colisión. Este sistema en interacción se encuentra en una etapa relativamente temprana de su accidentado encuentro. Ambas tienen un núcleo activo (los denominados AGNs, Active Galactic Nucleus) que alberga un agujero negro en su interior y, por primera vez, se ha podido aislar la emisión en el infrarrojo medio de estos dos núcleos que interactúan y emiten de forma simultánea.

La imagen del fondo está tomada con el instrumento NICMOS del Telescopio Espacial Hubble (HST, Hubble Space Telescope) en el infrarrojo cercano en 1,6 micras y traza, fundamentalmente, la emisión de las estrellas. Los recuadros son las imágenes captadas por el instrumento CanariCam en GTC en el infrarrojo medio. La imagen de HST/NICMOS apareció publicada en el artículo Extreme Star Formation in the Interacting Galaxy Arp 299 (IC 694+NGC 3690)

Pero penetrar en el corazón de esas densas zonas es complicado debido a que, en su mayor parte, están rodeados por un toro compuesto de gas y polvo que bloquea la emisión de los agujeros negros, además de polvo y gas provenientes de las galaxias que los albergan. Gracias a instrumentos como CanariCam, que trabaja en el rango del infrarrojo medio, combinado con la capacidad colectora del Gran Telescopio Canarias (GTC) podemos curiosear en el interior de estas densas regiones para ver qué ocurre más allá del toro.

La interacción del sistema Arp 299 se inició al menos hace 750 millones de años, pero el sistema aún no se ha fusionado del todo. Se trata de un sistema LIRG (Luminous Infrared Galaxy) y la principal causa de su inmensa emisión es la intensa actividad de formación estelar que tiene lugar en el sistema, es decir, en las regiones nucleares, los brazos espirales y también en la zona de choque de las dos galaxias.

La imagen del fondo está tomada con el instrumento ACS de Telescopio Espacial Hubble (HST, Hubble Space Telescope) en el rango óptico y combina dos filtros, trazando fundamentalmente emisión de estrellas jóvenes y evolucionadas en azul y zonas donde hay mucho polvo en rojo (justo en los núcleos de las galaxias). Los recuadros son las imágenes de los núcleos de ambas galaxias captadas por Canaricam/GTC en el infrarrojo medio. Créditos: HST Hubble Heritage; CanariCam/GTC.

“Trabajos anteriores indicaban la presencia de actividad en los núcleos de ambas galaxias – afirma Almudena Alonso Herrero, quien lidera este trabajo-, pero gracias a la gran resolución angular de los datos obtenidos por GTC/CanariCam se han mejorado en un factor diez las observaciones de este sistema llevadas a cabo anteriormente en el infrarrojo medio. Los datos obtenidos muestran la presencia de actividad en lo más profundo de ambos núcleos”.

La emisión en el infrarrojo medio del núcleo de NGC3690 (la galaxia del sistema situada al oeste) puede explicarse como la reemisión del polvo que se encuentra en el toro grumoso y que ha sido calentado por el AGN. Por su parte, el espectro nuclear de IC694 (la galaxia del sistema situada al este) muestra una brillante emisión de hidrocarburos aromáticos policíclicos (PAH) originada en una región profunda y que indica la presencia de una intensa actividad de formación estelar en esta zona así como evidencia de polvo calentado por el AGN.

Espectros nucleares en el infrarrojo medio de las dos galaxias del sistema en interacción Arp299 tomados con CanariCam/GTC(círculos y líneas azules) comparados con espectros tomados con el instrumento IRS del Telescopio Espacial Spitzer (líneas negras) correspondientes a regiones en las galaxias unas 10 veces mayores en tamaño. Créditos: Uncovering the deeply embedded AGN activity in the nuclear regions of the interacting galaxy Arp299.

En resumen, por primera vez se ha podido detectar y diferenciar la emisión en el infrarrojo cercano de los dos AGN en Arp299 que interactúan y emiten de forma simultánea. Según las predicciones de modelos teóricos, la actividad de ambos AGN sólo ocurriría simultáneamente en aproximadamente el 10% de la duración de la interacción, especialmente durante la separación de los núcleos de Arp299.

Por tanto, Arp299 representa un interesante caso de estudio para probar predicciones teóricas sobre la actividad simultánea de dos núcleos de galaxias activos durante las primeras etapas del choque galáctico.

Enlace original IAC.