60 segundos Astro News: agujeros negros en abundancia

Los agujeros negros supermasivos son bestias: son difíciles de observar y medir, pero sus efectos en sus galaxias anfitrionas son profundos. Lea sobre los últimos descubrimientos de agujeros negros.

A pesar de su nombre, los agujeros negros supermasivos son pequeños en relación con sus galaxias. Aún así, generalmente tienen masas de millones o miles de millones de veces la masa del Sol, consumen cualquier gas cercano y bombean plasma, calor y radiación a niveles que afectan la evolución de sus anfitriones. Todavía estamos tratando de entender cómo evolucionan estos agujeros negros y sus galaxias anfitrionas a lo largo del tiempo cósmico. Los astrónomos en la reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Washington DC presentaron algunos hallazgos recientes que cambiarán nuestra comprensión de cómo los agujeros negros supermasivos afectan las galaxias en las que viven.

Agujeros negros supermasivos “pesados”

Medir la masa de un agujero negro supermasivo es más difícil de lo que piensas: no puedes reventarlo exactamente en una escala. Los astrónomos tampoco pueden observarlos directamente en telescopios (al menos, todavía no). Para las galaxias relativamente cercanas que albergan agujeros negros en sus núcleos, los astrónomos pueden medir el movimiento de las estrellas centrales y el gas para obtener una medida precisa de la masa dentro de ellas, pero a distancias mayores, incluso esos movimientos centrales no pueden resolverse.

Entonces los astrónomos usan una técnica llamada mapeo de reverberación . Los agujeros negros que consumen gases emiten luz a niveles que cambian constantemente, dependiendo de cuánto gas se esté alimentando el agujero negro. Esta luz elimina los electrones del gas en nubes lejanas, que emiten su propia luz a longitudes de onda específicas. Al observar cuánto tarda un cambio más cerca del agujero negro en llegar a las nubes, y al medir los movimientos de las nubes, los astrónomos pueden medir con precisión la masa del agujero negro que las nubes están orbitando.

Representación artística de las regiones internas de un agujero negro supermasivo y el disco de gas caliente que está cayendo. El recuadro muestra que cuando el gas cerca del agujero negro se vuelve más o menos brillante (panel superior), el gas en las nubes lejos del negro El agujero reacciona de la misma manera, pero se retrasa por el tiempo que tarda la luz en viajar a las nubes distantes (panel inferior). El lapso de tiempo cubierto por estas dos curvas de luz es de aproximadamente seis meses.
Nahks Tr'Ehnl (www.nahks.com) y Catherine Grier (Penn State) y la colaboración SDSS

Esta técnica espectroscópica se ha aplicado principalmente a agujeros negros relativamente cercanos, en parte porque se necesita mucho tiempo de observación para obtener una sola medición. Pero ahora Catherine Grier (Penn State) y sus colegas han utilizado el Sloan Digital Sky Survey para medir masas de agujeros negros de esta manera a casi 8 mil millones de años luz de distancia, cuando el universo tiene aproximadamente la mitad de su edad actual. El proyecto, que comenzó en 2014 y ha recolectado 44 masas de agujeros negros hasta el momento, todavía está en curso, con muchos más por venir. Una gran muestra de agujeros negros cercanos y lejanos con masas precisas ayudará a Grier y a otros a comprender cómo evolucionaron los agujeros negros junto a sus galaxias anfitrionas.

La venganza de las galaxias enanas

Incluso las galaxias enanas pueden experimentar la reacción colérica de los agujeros negros supermasivos. Se sabe que los agujeros negros con la masa de millones o miles de millones de soles emiten vientos, chorros y radiación que pueden extinguir la formación de estrellas en sus galaxias anfitrionas. Pero las galaxias enanas tienen agujeros negros centrales con masas más pequeñas y menos actividad.

Samantha Penny (Universidad de Portsmouth, Reino Unido) y sus colegas observaron 69 galaxias enanas que ya no forman estrellas utilizando la encuesta Mapping Nearby Galaxies at Apache Point Observatory (MANGA). La mayoría de estos enanos muertos viven en entornos abarrotados, donde las interacciones con otras galaxias han alejado el gas formador de estrellas. Sin embargo, seis galaxias parecen haber apagado la formación de estrellas por sí mismas gracias a los agujeros negros supermasivos que acechan en sus núcleos.

Los espectros MANGA muestran los movimientos de las estrellas y el gas en toda la galaxia, revelando la firma del calentamiento a escala galáctica impulsado por agujeros negros supermasivos. Esta es la primera vez que se observa retroalimentación de agujeros negros tan pequeños, mientras que las masas exactas no se conocen, es probable que sean menos de un millón de masas solares cada una.

Esta imagen compuesta muestra una de las galaxias enanas estudiadas por el equipo junto a una galaxia espiral del tamaño de la Vía Láctea para comparar. La galaxia enana contiene aproximadamente 3 mil millones de estrellas, mientras que la galaxia espiral contiene aproximadamente 300 mil millones. El recuadro (arriba a la derecha) muestra una imagen más grande de la galaxia enana superpuesta con algunos de los datos de MANGA para esta galaxia, que revelaron los vientos del agujero negro supermasivo. Las regiones moradas más oscuras muestran el gas calentado por los vientos del agujero negro central de la galaxia. Estos vientos calientan las nubes de gas que de otro modo formarían estrellas.
Samantha Penny (Universidad de Portsmouth) y la colaboración SDSS

Agujero negro Fiestas y eructos, dos veces

Los astrónomos han sido testigos de los hábitos alimenticios de un agujero negro utilizando el telescopio espacial Hubble y el Observatorio de rayos X Chandra. Julie Comerford (Universidad de Colorado, Boulder) y sus colegas publicaron los resultados en el Astrophysical Journal .

Los astrónomos se toparon con la galaxia SDSS J1354 + 1327 cercana, descubriendo evidencia de dos agujeros negros `` eructos '' separados por aproximadamente 100, 000 años. Los agujeros negros supermasivos se alimentan en ráfagas, gas gaseoso que libera radiación a medida que avanza en espiral hacia adentro. Esa radiación ilumina los alrededores, quitando electrones del gas neutro.

En SDSS J1354, un cono de gas ionizado se extiende 30, 000 años luz al sur del centro de la galaxia, evidencia de una fiesta hace aproximadamente 100, 000 años. Una onda de choque a 3.000 años luz al norte del centro de la galaxia desde el agujero negro sugiere un refrigerio más reciente. Las dos comidas fueron probablemente el resultado de interacciones con una galaxia compañera cercana.

Una imagen de la galaxia SDSS J1354 + 1327 tomada con el telescopio espacial Hubble y el Observatorio de rayos X Chandra. La flecha superior apunta a un "eructo" reciente del agujero negro supermasivo; la flecha inferior apunta a un eructo antiguo. Los dos eructos siguieron a las fiestas con gas robado de la galaxia compañera más grande que se encuentra sobre ella.