Anillo encontrado alrededor del agujero negro "oculto" de una galaxia

Un equipo de astrónomos ha examinado de cerca una galaxia cercana y descubrió una estructura inusual que arroja luz sobre las relaciones de los agujeros negros supermasivos con sus galaxias anfitrionas.

Esta imagen ultravioleta de campo amplio muestra NGC 7582 (abajo a la derecha) con sus vecinos galácticos, NGC 7599 (izquierda) y NGC 7590 (arriba a la mitad).
NASA / JPL-Caltech

Una galaxia espiral a 70 millones de años luz de la Tierra alberga un agujero negro supermasivo unas 50 millones de veces la masa de nuestro Sol. Esos números solo suenan casi como ciencia ficción, pero una mirada más cercana al centro de esta galaxia ordinaria reveló algo aún más extraño: un anillo de polvo, gas y estrellas que abarca 2.000 años luz que empequeñece el agujero negro. El resultado fue presentado en la 230ª reunión de la American Astronomical Society en Austin, Texas.

Por observaciones previas de luz visible, infrarrojo cercano y rayos X, los astrónomos ya sabían que esta galaxia, denominada NGC 7582, era de una raza rara: su agujero central negro se atiborra en un bufé de gas, pero apenas vemos el gas brillante como está atrapado en las fauces, gracias a grandes franjas de polvo y gas que oscurecen nuestra visión del núcleo de la galaxia.

Este tipo de galaxia activa `` oculta '' es rara en el sentido de que estas galaxias son difíciles de encontrar, pero los astrónomos están bastante seguros de que en realidad superan en número a las galaxias activas "normales" en al menos 2 a 1. Lo que no está claro es qué se esconde: ¿los anchos senderos de polvo ocultan los centros galácticos de la vista? ¿O se forma una pared de polvo de alguna manera más cerca del agujero negro?

Anillo alrededor de una galaxia, bolsillo lleno de salidas

Para ayudar a responder esas preguntas, Stéphanie Juneau (Observatorio Nacional de Astronomía Óptica y CEA-Saclay, Francia) y sus colegas utilizaron el instrumento MUSE en el Very Large Telescope en Chile para obtener imágenes del centro de la galaxia espiral NGC 7582.

Imagen de la galaxia espiral barrada NGC 7582, que alberga un agujero negro oculto. Las observaciones del instrumento MUSE en el Very Large Telescope en Chile (recuadro) revelan la emisión de un viento gaseoso caliente (en verde) lanzado por el agujero negro.
Imagen de fondo: S. Binnewies y J. Pöpsel (Observatorio de Capella); Recuadro: S. Juneau (NOAO, CEA-Saclay)

El resultado fue más que una imagen bonita: cada uno de los 90, 000 píxeles de la imagen vino con un espectro adjunto, que revela cómo se mueve esa parte de la galaxia. Usando estas imágenes con espectros, el equipo de Juneau separó la rotación general de las estrellas alrededor del centro galáctico de la rotación de un anillo interno, hecho de polvo, gas y estrellas, que gira incluso más rápido que la galaxia misma.

Esta imagen espectral de NGC 7582 muestra en qué dirección se mueve el gas en cada punto de la galaxia. El rojo indica que las estrellas se están alejando de nuestro punto de vista, mientras que el azul indica las estrellas que se están moviendo hacia nosotros. La galaxia espiral barrada gira, por supuesto, por eso un lado es rojo y el otro es azul. Pero en su centro, hay un anillo que gira aún más rápido. Como vemos el anillo de borde, lo vemos como dos círculos (azul y naranja / amarillo) que se destacan del resto del núcleo de la galaxia. El anillo abarca 2.000 años luz.
Juneau y col. 2017

Observaciones anteriores habían demostrado que el agujero negro se está alimentando de un buffet en forma de disco, y estamos viendo que el gas gira en espiral alrededor de las fauces, o casi. Este disco de acreción tiene menos de un par de años luz de ancho. El anillo polvoriento que lo rodea, por otro lado, tiene 2.000 años luz de diámetro, y lo estamos viendo de punta.

Las imágenes también revelaron los contornos de un flujo de salida en forma de cono: gas caliente que arroja desde el agujero negro. Sin embargo, la dirección del viento del agujero negro parece estar formada por el anillo polvoriento, que desvía el viento y protege a la galaxia de su poder.

Evidencia de una fusión menor

¿De dónde viene este anillo protector de galaxias? Observaciones de radio anteriores han demostrado que NGC 7582 tiene una pequeña cola de gas de hidrógeno neutro, probablemente el remanente fantasmal de la interacción con otra galaxia. NGC 7582 no comparte la característica con ninguno de sus vecinos galácticos. Entonces, especulan los autores, la galaxia puede haber experimentado recientemente una fusión menor, tal vez con una galaxia enana que una vez estuvo en órbita a su alrededor.

Si el enano se aventurara demasiado cerca, la espiral lo habría desgarrado, enviando gran parte de su gas hacia el centro de la galaxia más grande. La interacción podría haber alimentado el agujero negro (que a su vez crearía un viento poderoso), al mismo tiempo que crearía el anillo polvoriento que protege a la galaxia del poder del agujero negro.

Es una buena explicación, pero, como señala Juneau, no es la única. Hay más formas que las fusiones para hacer un anillo nuclear polvoriento, y el anillo probablemente no sea lo único que oculta NGC 7582 de la vista. Irónicamente, la forma de comprender mejor estas galaxias que albergan agujeros negros ocultos es simplemente encontrar más de ellas.