agujero negro supermasivo

¿De qué se alimentan los agujeros negros supermasivos?

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Los agujeros negros supermasivos se alimentan de medusas galácticas

eso1725es – 16 de Agosto de 2017

El instrumento MUSE de ESO, instalado en el VLT, descubre una nueva forma de alimentar agujeros negros

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.

[Fuente]

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Alrededor de agujeros negros

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SOFIA encuentra polvo frío alrededor de agujeros negros activos energéticos

por Amelia Ortiz · Publicada 14 junio, 2017 ·
14/6/2017 de NASA / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Ilustración de artista del grueso anillo de polvo que puede oscurecer los procesos de mucha energía que se producen cerca del agujero negro supermasivo de un núcleo galáctico activo. Los estudios con SOFIA sugieren que la distribución del polvo es un 30 por ciento más pequeña de lo previsto. Crédito: NASA/SOFIA/Lynette Cook.

Investigadores de la Universidad de Texas han descubierto, con observaciones del observatorio estratosférico para astronomía infrarroja SOFIA de NASA, que el polvo que rodea a los hambrientos agujeros negros activos es mucho más compacto de lo que se pensaba.

La mayoría, quizás todas, las galaxias grandes contienen un agujero negro supermasivo en su centro. Sin embargo, algunos agujeros negros supermasivos son relativamente tranquilos y silenciosos, como el del centro de nuestra Vá Láctea. Pero otros consumen actualmente grandes cantidades de material que está siendo arrastrado hacia ellos, produciendo la emisión de cantidades enormes de energía. Estos agujeros negros activos se llaman núcleos galácticos activos.

Estudios anteriores sugerían que todos los núcleos galácticos activos tienen esencialmente la misma composición. Los modelos indican que poseen una estructura de polvo con forma de dónut, conocido como toro, rodeando al agujero negro supermasivo. Utilizando el instrumento FORCAST de SOFIA, los investigadores observaron las emisiones en el infrarrojo alrededor de 11 agujeros negros supermasivos en núcleos activos de galaxias situados a distancias de 100 millones de años-luz o más, y determinaron el tamaño, opacidad y distribución del polvo en cada toro.

A partir de estas observaciones, los astrónomos han anunciado que los toros son un 30 por ciento más pequeños de lo predicho y que el pico de la emisión en el infrarrojo se produce a longitudes de onda más largas que lo estimado con anterioridad. Esto implica que el polvo que oscurece el agujero negro central es más compacto de lo que se pensaba. También indica que los núcleos galácticos activos radian la mayor parte de su energía a longitudes de onda que no son observables desde tierra porque la energía es absorbida por vapor de agua de la atmósfera de la Tierra.

[Fuente Noticia]

Agujero negro renegado

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Siguen a un agujero negro supermasivo renegado

por Amelia Ortiz · Publicada 12 mayo, 2017 ·
12/5/2017 de Chandra / The Astrophysical Journal


Este agujero negro supermasivo que se desplaza “hacia atrás” está situado en una galaxia elíptica a unos 3.9 millones de años-luz de la Tierra. Crédito: imagen en rayos X de NASA/CXC/NRAO/D.-C.Kim; imagen óptica de NASA/STScI; ilustración de NASA/CXC/M.Weiss.

Los agujeros negros supermasivos son objetos generalmente estacionarios, situados en el centro de la mayoría de las galaxias. Sin embargo, utilizando datos del observatorio de rayos X Chandra de NASA y de otros telescopios, los astrónomos han encontrado recientemente lo que podría ser un agujero negro supermasivo que se estaría moviendo.

Este posible agujero negro renegado, llamado CXO J101527.2+625911, que contiene unos 160 millones de  veces la masa de nuestro Sol, está situado en una galaxia elíptica a unos 3.9 millones de años-luz de la Tierra. Los astrónomos están interesados en estos agujeros negros supermasivos en movimiento porque pueden revelar datos sobre las propiedades de estos objetos enigmáticos.

Este agujero negro podría haber “retrocedido”, en la terminología que usan los científicos, cuando dos agujeros negros supermasivos menores colisionaron y se unieron para formar uno nuevo. Al mismo tiempo, el choque habría generado ondas gravitacionales, emitiéndolas más intensamente en una dirección que en las demás. Este agujero negro recién formado podría haber recibido un empujón en dirección contraria a la de estas potentes ondas gravitacionales. Este empujón habría sacado al agujero negro del centro de la galaxia, tal como se muestra en la ilustración.

La potencia del retroceso depende de la velocidad y dirección de giro de los dos agujeros negros pequeños antes de que se fusionaran. Por tanto, la información sobre estas propiedades importantes pero esquivas puede obtenerse estudiando la velocidad de agujeros negros en retroceso.

[Fuente Noticia]

El latido arrítmico de un agujero negro

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NGC 4696: el latido arrítmico del corazón de un agujero negro

por Amelia Ortiz · Publicada 4 mayo, 2017 ·
4/5/2017 de Chandra / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society


Esta imagen combinada contiene datos en rayos X de Chandra (rojo) que ponen de manifiesto el gas caliente del cúmulo, y datos en radio del Karl G. Jansky Very Large Array (azul), que muestran las partículas de alta energía producidas en chorros que son alimentados por el agujero negro. Los datos en luz visible del telescopio espacial Hubble (verde) muestran galaxias del cúmulo así como otras galaxias y estrellas que están fuera de él. Créditos: rayos X de NASA/CXC/MPE/J.Sanders et al.; óptico de NASA/STScI; radio de NSF/NRAO/VLA.

En el centro del cúmulo de galaxias de Centauro existe una gran galaxia elíptica llamada NGC 4696. Todavía a mayor profundidad hay un agujero negro supermasivo enterrado en el interior del núcleo de esta galaxia. Datos nuevos del observatorio de rayos X Chandra y otros telescopios han revelado detalles acerca de este gigantesco agujero negro, situado a unos 145 millones de años-luz de la Tierra. Aunque el agujero negro en sí no ha sido detectado, los astrónomos están conociéndolo a través de sus efectos sobre la galaxia en la que se encuentra y sobre el gran cúmulo que tiene alrededor.

En ciertos aspectos, el agujero negro se parece a un corazón latiendo que bombea sangre hacia el cuerpo a través de las arterias. De modo similar, un agujero negro puede inyectar material y energía en su galaxia y fuera de ella.

Al examinar los detalles de los datos en rayos X obtenidos por Chandra, los científicos han encontrado pruebas de explosiones repetidas de partículas energéticas en chorros originados por el agujero negro supermasivo del centro de NGC 4696. Estos estallidos crean grandes cavidades en el gas caliente que ocupan el espacio entre las galaxias del cúmulo. Los estallidos también crean ondas de choque, similares a estampidos sónicos producidos por aviones de alta velocidad, que viajan recorriendo decenas de miles de años-luz por el cúmulo.

Los investigadores estiman que estas explosiones en el agujero negro, o “latidos”, se han producido cada cinco a diez millones de años. Además de la gran diferencia en las escalas de tiempo, estos latidos también se distinguen de los latidos de corazón típicamente humanos en que no se producen a intervalos particularmente regulares. Las explosiones también parecen haber expulsado gas que ha sido enriquecido con elementos generados por explosiones de supernovas. Las regiones con la densidad más alta en elementos pesados están situadas a la derecha del agujero negro. Una densidad más baja en elementos pesados cerca del agujero negro apoya la idea de que el gas enriquecido procede del centro del cúmulo y está asociado con las explosiones en el agujero negro. La energía producida por el agujero negro también es capaz de impedir que se enfríe la enorme reserva de gas caliente, impidiendo que se forme un gran número de estrellas en dicho gas.

[Fuente Noticia]

Agujeros negros supermasivos con límite de velocidad

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Rompiendo el límite de velocidad de los agujeros negros supermasivos

por Amelia Ortiz · Publicada 22 marzo, 2017 ·
22/3/2017 de Los Álamos National Laboratory (LANL)


Colapso gravitatorio del Universo según una simulación por computadora. Fuente: Los Álamos National Laboratory.

Una nueva simulación por computadora ayuda a explicar la existencia de extraños agujeros negros supermasivos observados en el Universo temprano. La simulación está basada en un código de computadora utilizado para comprender el acoplamiento entre la radiación y ciertos materiales.

“Los agujeros negros supermasivos tienen un límite de velocidad que controla lo rápido y lo grande que pueden crecer”, explica Joseph Smidt (LANL). “El descubrimiento relativamente reciente de agujeros negros suermasivos en las primeras fases de desarrollo del Universo ha propiciado la aparición de una pregunta fundamental, ¿cómo crecieron tanto tan rápido?”

Utilizando códigos de computadora desarrollados en Los Álamos para crear modelos de la interacción entre materia y radiación, Smidt y sus colaboradores crearon una simulación de estrellas en colapso que creaban agujeros negros supermasivos en menos tiempo de lo esperado, en escalas cosmológicas, durante los primeros mil millones de años del Universo.

“Resulta que aunque los agujeros negros supermasivos tienen un límite de velocidad en su crecimiento, ciertos tipos de estrellas masivas no lo tienen”, comenta Smidt. Los investigadores crearon un modelo en el que se formaban estrellas masivas con una configuración especial, que acababan formando agujeros negros supermasivos en menos tiempo. Además, el modelo inesperadamente encaja con otros fenómenos que observan los astrofísicos de manera rutinaria.La investigación demuestra que los agujeros negros supermasivos simulados interactúan con las galaxias del mismo modo que se observa en la naturaleza, incluyendo los ritmos de formación de estrellas, perfiles de densidad de las galaxias y proporciones térmicas y de ionización de los gases.

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Atragantándose con polvo estelar

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Identifican un agujero negro atragantándose con polvo estelar

por Amelia Ortiz · Publicada 20 marzo, 2017 ·
20/3/2017 de MIT / Astrophysical Journal Letters


En esta ilustración de artista, un grueso disco de acreción se ha formado en torno a un agujero negro supermasivo tras la rotura por fuerzas de marea de una estrella que deambuló demasiado cerca. Los escombros estelares han caído hacia el agujero negro y se han juntado en un grueso disco caótico de gas caliente. Los destellos de luz en rayos X cerca del centro del disco producen ecos de luz que permiten a los astrónomos crear un mapa del flujo con forma de embudo, revelando por vez primera los efectos que la fuerte gravedad tiene alrededor de un agujero negro normalmente inactivo. Crédito: NASA/Swift/Aurore Simonnet, Sonoma State University.

En el centro de una lejana galaxia, a casi 300 millones de años-luz de la Tierra, los científicos han descubierto un agujero negro supermasivo que se está atragantando con un repentino influjo de escombros estelares.

Los investigadores han detectado una “fulguración de una rotura por efectos de marea”, una dramática explosión de actividad electromagnética que se produce cuando un agujero negro destruye una estrella cercana. La fulguración fue descubierta el 1 de noviembre de 2014 y desde entonces los científicos han apuntado varios telescopios hacia el fenómeno para aprender más sobre cómo crecen y evolucionan los agujero negros.

El equipo liderado por el MIT ha recopilado datos de dos telescopios diferentes e identificado un curioso patrón en la energía emitida por la fulguración: mientras el polvo de la estrella destruida se precipitaba hacia el agujero negro, los investigadores observaron pequeñas fluctuaciones en las bandas del óptico y del ultravioleta del espectro electromagnético. Este mismo patrón se repitió 32 días después, esta vez en la banda de rayos X.

Los investigadores utilizaron simulaciones del fenómeno realizadas por otros científicos para deducir que estos “ecos” de energía se produjeron en el siguiente escenario: una estrella que migró cerca el agujero negro, fue rápidamente destruida por la energía gravitatoria del agujero negro. Los escombros estelares que creó, girando todavía más cerca del agujero negro, chocaron consigo mismos, produciendo estallidos de luz en el óptico y el ultravioleta en los lugares de las colisiones. Posteriormente, los escombros se calentaron a medida que seguían cayendo, produciendo explosiones en rayos X, con el mismo patrón que las explosiones ópticas, justo antes de que los escombros fuesen tragados al interior del agujero negro.

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Cambios en agujero negro supermasivo

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Estudian los cambios producidos alrededor del agujero negro supermasivo central de la galaxia NGC 2617

por Amelia Ortiz · 24 Febrero, 2017
24/2/2017 de Phys.org / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Diagrama d ela estructura interna de una galaxia activa. Fuente: Wikipedia.

Investigadores del Instituto Astronómico Sternberg de la Universidad Estatal Lomonosov de Moscú han estudiado los cambios en las emisiones procedentes de los alrededores del agujero negro supermasivo situado en el centro de la galaxia NGC 2617. El corazón de esta galaxia sufrió cambios extremos en su aspecto hace varios años, aumentando mucho de brillo y permitiendo a los astrónomos realizar observaciones excepcionales.

En algunas galaxias, los agujeros negros supermasivos que se hallan en sus centros están engullendo gas que se precipita hacia ellos a velocidades de miles de veces la velocidad del sonido, emitiendo grandes cantidades de radiación. Estas galaxias reciben el nombre de “núcleos galácticos activos” (AGN). La cantidad de energía emitida desde los alrededores de los agujeros negros puede superar al de los cientos de miles de millones de estrellas del resto de la galaxia.

Algunos de esos agujeros negros ofrecen una visión directa de la materia que se precipita en espiral hacia el horizonte de sucesos; en otros la regiones interiores están oscurecidas por polvo y solo permiten ver gas que se mueve lentamente, a mayor distancia del agujero negro. Un explicación popular de la existencia de estos dos tipos de núcleos galácticos activos es que se trata realmente del mismo objeto pero su aspecto es distinto porque los vemos desde ángulos diferentes. Si el núcleo galáctico activo está inclinado, entonces el polvo que hay alrededor del centro bloquea nuestra vista y podemos solo detectar el gas que se desplaza lentamente.

Viktor Oknyansky, director del trabajo, explica: “Los casos de transición de un tipo al otro son definitivamente un problema para este modelo basado en la orientación. En 1984 descubrimos otro núcleo galáctico activo que cambió de aspecto, NGC 4151. Era uno de los pocos casos conocidos en el pasado. Ahora sabemos de varias docenas de núcleos galácticos activos que han cambiado de tipo”. Por razones todavía desconocidas, las regiones interiores que inicialmente estaban escondidas pasan a quedar expuestas a la vista. Oknyansky y sus colaboradores opinan que probablemente el agujero negro ha empezado a tragar gas con mayor rapidez. Cuando el material cae hacia el agujero negro, emite una fuerte radiación. Esta radiación intensa podría destruir parte del polvo que rodea al núcleo permitiéndonos ver las regiones interiores.

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