El instrumento MUSE de ESO, instalado en el VLT, descubre una nueva forma de alimentar agujeros negros
16 de Agosto de 2017
Observaciones de "galaxias medusa", llevadas a cabo con el Very Large Telescope de ESO, han revelado una forma previamente desconocida de alimentar agujeros negros supermasivos. Parece ser que el mecanismo que produce los tentáculos de gas y estrellas recién nacidas, que dan a estas galaxias su apodo, es el mismo que hace posible que el gas llegue a las regiones centrales de las galaxias, alimentando al agujero negro que se esconde en cada una de ellas y haciendo que brillen intensamente. Los resultados aparecen hoy en la revista Nature.
Un equipo liderado por astrónomos italianos ha utilizado el instrumento MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer), instalado en el Very Large Telescope (VLT) en el Observatorio Paranal de ESO, en Chile, para estudiar cómo las galaxias pueden ser despojadas de su gas. Se centraron en ejemplos extremos de galaxias medusa en cúmulos de galaxias cercanos, llamadas así por los largos "tentáculos" de material que se extienden decenas de miles de años luz más allá de sus discos galácticos [1][2].
Los tentáculos de las galaxias medusa se producen en los cúmulos de galaxias por un proceso llamado “desgarro por presión dinámica” (en inglés, ram pressure stripping). Su mutua atracción gravitatoria hace que las galaxias caigan a gran velocidad en los cúmulos de galaxias, donde se encuentran con un gas caliente y denso que actúa como un potente viento, expulsando colas de gas fuera del disco de la galaxia y desencadenando brotes de formación estelar en su interior.
Se ha descubierto que seis de las siete galaxias medusa estudiadas albergan un agujero negro supermasivo en el centro que se alimenta del gas circundante [3]. Esta proporción es inesperadamente alta (en general, entre las galaxias la proporción es inferior a una de cada diez).
"Nunca antes se había predicho ni se había dado a conocer este fuerte vínculo entre el desgarro por presión dinámica y los agujeros negros activos", afirma la responsable del equipo, Bianca Poggianti (INAF-Observatorio Astronómico de Padua, Italia). "Parece que el agujero negro central está siendo alimentado porque, parte del gas, en lugar de ser eliminado, alcanza el centro de la galaxia".
Una pregunta que lleva mucho tiempo sin respuesta es por qué sólo una pequeña fracción de los agujeros negros supermasivos situados en los centros de las galaxias están activos. Los agujeros negros supermasivos están presentes en casi todas las galaxias, así que ¿por qué sólo unos pocos acretan materia y brillan intensamente? Estos resultados revelan un mecanismo previamente desconocido por el que se pueden alimentar los agujeros negros.
Yara Jaffé, que cuenta con una beca de investigación de ESO y ha participado en este artículo científico, explica la relevancia: "Estas observaciones de MUSE sugieren un nuevo mecanismo que canaliza el gas a una zona cercana al agujero negro. Este resultado es importante porque nos permite añadir una nueva pieza al rompecabezas que suponen las conexiones entre los agujeros negros supermasivos y las galaxias que los albergan, algo que aún no comprendemos en toda su plenitud".
Estas observaciones forman parte de un estudio mucho más amplio que se está desarrollando actualmente y que incluye muchas más galaxias medusa.
"Una vez acabado, este sondeo revelará cuántas galaxias ricas en gas que entran a formar parte de cúmulos, y cuáles de ellas, pasan por un periodo de mayor actividad en sus núcleos", concluye Poggianti. "En astronomía, durante mucho tiempo ha sido un rompecabezas entender cómo se forman las galaxias y cómo cambian en nuestro universo en expansión que evoluciona. Las galaxias medusa son clave para comprender la evolución de las galaxias, ya que las observamos en pleno proceso de impresionante transformación".
Notas
[1] Hasta la fecha, se han encontrado solo unas 400 candidatas a galaxias medusa.
[2] Los resultados fueron generados como parte del programa observacional conocido como GASP (GAs Stripping Phenomena in galaxies with MUSE, fenómeno del desgarro del gas en galaxias con el instrumento MUSE), un gran programa de ESO dirigido a estudiar dónde, cómo y por qué puede perderse el gas de las galaxias. GASP está obteniendo datos profundos y detallados de MUSE para 114 galaxias en distintos entornos, específicamente dirigidos a las galaxias medusa. Actualmente estas observaciones siguen en curso.
[3] Se sabe que casi todas, si no todas las galaxias, albergan un agujero negro supermasivo en su centro, entre unos pocos millones y unos cuantos miles de millones de veces tan masivos como nuestro Sol. Cuando un agujero negro atrae materia de su entorno, la materia se calienta mucho y emite energía electromagnética, dando lugar a uno de los fenómenos astrofísicos más energéticos: los núcleos de galaxias activos (AGN, de Active Galactic Nuclei).
[4] El equipo también investigó la explicación alternativa que planteaba que la actividad central del AGN contribuye a la extracción de gas de las galaxias, pero la consideró menos probable. Dentro del cúmulo de galaxias, las galaxias medusa se encuentran en una zona donde es muy probable que el gas denso y caliente del medio intergaláctico forme los largos tentáculos de la galaxia, reduciendo la posibilidad de que se formen por la actividad del AGN. Por tanto, hay fuertes evidencias de que el desgarro por presión dinámica desencadena el AGN y no al revés, lo que supone una nueva forma de alimentar a los agujeros negros.
Información adicional
Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo científico titulado “Ram Pressure Feeding Supermassive Black Holes”, por B. Poggianti et al., y aparece en la revista Nature del 17 de Agosto de 2017.
El equipo está formado por B. Poggianti (INAF-Observatorio Astronómico de Padua, Italia); Y. Jaffé (ESO, Chile); A. Moretti (INAF-Observatorio Astronómico de Padua, Italia); M. Gullieuszik (INAF-Observatorio Astronómico de Padua, Italia); M. Radovich (INAF-Observatorio Astronómico de Padua, Italia); S. Tonnesen (Observatorio Carnegie, EE.UU.); J. Fritz (Instituto de Radioastronomía y Astrofísica, México), D. Bettoni (INAF-Observatorio Astronómico de Padua, Italia); B. Vulcani (Universidad de Melbourne, Australia; INAF-Observatorio Astronómico de Padua, Italia); G. Fasano (INAF-Observatorio Astronómico de Padua, Italia); C. Bellhouse (Universidad de Birmingham, Reino Unido; ESO, Chile); G. Hau (ESO, Chile) y A. Omizzolo (Observatorio del Vaticano, Estado de la Ciudad del Vaticano).
ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de dieciséis países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con el país anfitrión, Chile. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía) trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Además, cerca de Paranal, en Cerro Armazones, ESO está construyendo el ELT (Extremely Large Telescope), el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.
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