Hubble detecta un agujero negro supermasivo expulsado del centro de una galaxia

Normalmente, los agujeros negros supermasivos quedan anclados en el centro de las galaxias. Así que los investigadores se sorprendieron al descubrir un agujero negro supermasivo que se precipitaba a través de las afueras de la galaxia. Los agujeros negros no se pueden observar directamente, pero son la fuente de energía en el corazón de un cuásar. El Telescopio Espacial Hubble de la NASA realizó el descubrimiento al encontrar un cuásar situado lejos del centro de la galaxia anfitriona.

Los investigadores estiman que se necesitó la energía equivalente de 100 millones de supernovas explotando simultáneamente para deshacerse del agujero negro. ¿Pero, qué podría sacar a este  gigante de su hogar en el núcleo galáctico? La explicación más plausible de tal desmesurada energía propulsiva es que el agujero negro fue expulsado por las ondas gravitatorias desencadenadas por la fusión de dos agujeros negros como resultado de una colisión entre dos galaxias. Previamente predicho por Albert Einstein y detectadas por primera vez en 2015, estas ondas gravitacionales son ondulaciones en el tejido del espacio que se crean cuando dos objetos masivos chocan.

Esta imagen, tomada por el telescopio espacial Hubble de la NASA, revela una visión inusual: se podría decir que es un cuásar fugitivo que huye del eje central de su galaxia. Un cuásar es la firma visible y enérgica de un agujero negro. La línea punteada verde marca la periferia visible de la galaxia. El Cuásar, llamado 3C 186, aparece como una estrella brillante justo fuera del centro. El cuásar y su galaxia huésped residen a 8 mil millones de años luz de la Tierra. La imagen de Hubble combina la luz visible y la infrarroja cercana tomada por la cámara de campo ancho (WFC3) .

Aunque ya ha habido otros agujeros negros sospechosos arrancados de forma similar del centro en otras galaxias, ningunos se ha confirmado hasta ahora. Los astrónomos creen que este objeto, detectado por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, es un caso extraordinario.

 

Las observaciones de Hubble sobre el extraño agujero negro sorprendieron al equipo de investigación. “Cuando vi por primera vez esto, pensé que estábamos viendo algo muy peculiar”, dijo el líder del equipo Marco Chiaberge del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) y la Universidad Johns Hopkins, en Baltimore, Maryland. “Cuando combinamos observaciones de Hubble, el Observatorio de Rayos X de Chandra y Sloan Digital Sky Survey, todo apuntaba hacia el mismo escenario: la cantidad de datos que recopilamos, de los rayos X a la luz ultravioleta a la infrarroja cercana, es definitivamente más grande que para cualquiera de los otros posibles agujeros negros.

La galaxia de acogida tiene rasgos en forma de arco tenue llamados colas de marea, producidos por un tirón gravitacional entre dos galaxias colisionando. Esta evidencia sugiere una posible unión entre el sistema 3C 186 y otra galaxia, cada una con agujeros negros centrales y masivos que posiblemente se han fusionado.

Gravitational Waves Eject a Black Hole from Its Central Home
Esta ilustración muestra cómo las ondas gravitacionales pueden expulsar un agujero negro desde el centro de una galaxia. El escenario comienza en el primer panel con la fusión de dos galaxias, cada una con un agujero negro central. En el segundo panel, los dos agujeros negros en la galaxia recién fusionada se asientan en el centro y comienzan a girar uno alrededor del otro. Esta acción energética produce ondas gravitatorias. A medida que los dos pesados objetos continúan irradiando energía gravitatoria, se mueven más cerca el uno del otro con el tiempo, como se ve en el tercer panel. Si los agujeros negros no tienen la misma masa y velocidad de rotación, emiten ondas gravitacionales más fuertemente en una dirección, como se muestra por el área brillante en la parte superior izquierda. Los agujeros negros finalmente se funden en el cuarto panel, formando un gigantesco agujero negro. La energía emitida por la fusión propulsa ha un agujero negro lejos del centro, en la dirección opuesta de las ondas gravitatorias más fuertes.

 

El equipo descubrió las peculiares características de la galaxia mientras realizaba una investigación con Hubble sobre galaxias lejanas que desencadenaban explosiones poderosas de radiación en medio de fusiones de galaxias.

“Yo anticipaba que vería un montón de galaxias que se estaban fusionando, y esperaba ver galaxias de acogida en torno a los cuásares, pero realmente no me esperaba ver un cuásar que estaba claramente desplazado del núcleo de una galaxia de forma regular”, dijo Chiaberge Recordado “Los agujeros negros residen en el centro de las galaxias, así que es raro ver un cuásar desplazado del centro.”

El equipo calculó la distancia del agujero negro del núcleo comparando la distribución de la luz de las estrellas en la galaxia de acogida con la de una galaxia elíptica normal en un modelo de computadora. El agujero negro había viajado más de 35.000 años luz desde el centro, que es más que la distancia entre el sol y el centro de la Vía Láctea.

Scale and Compass Image for Quasar 3C 186
Imagen de escala y brújula del  Cuásar 3C 186

 

Basado ​​en observaciones espectroscópicas tomadas por Hubble y el estudio de Sloan, los investigadores calcularon la masa del agujero negro y midieron la velocidad del gas atrapado cerca del gigantesco objeto. La espectroscopia divide la luz en sus colores componentes, que pueden usarse para medir velocidades en el espacio. “Para nuestra sorpresa, descubrimos que el gas alrededor del agujero negro estaba volando lejos del centro de la galaxia a 7,6 millones de kilómetros por hora”, dijo el miembro del equipo Justin Ely de STScI. Esta medida es también un indicador de la velocidad del agujero negro, porque el gas está gravitacionalmente bloqueado al cuerpo supermasivo.

Los cálculos de velocidad indican que el agujero negro se está moviendo tan rápido que viajaría de la Tierra a la Luna en tres minutos. Eso es lo suficientemente rápido para que escape de la galaxia en 20 millones de años y vagar por el universo para siempre.

Los investigadores han tenido la suerte de haber capturado este evento único porque no todas las fusiones de agujeros negros producen ondas gravitacionales desequilibradas que propulsen un agujero negro en la dirección opuesta. “Esta asimetría depende de propiedades tales como la masa y la orientación relativa de los ejes de rotación de los agujeros antes de la fusión”, dijo el miembro del equipo Colin Norman de STScI y Johns Hopkins University. “Es por eso que estos objetos son tan raros.”

Una explicación alternativa para este peculiar objeto, aunque improbable, propone que el objeto brillante no reside dentro de la galaxia, sino detrás de la galaxia, pero la imagen del Hubble da la ilusión de que está a la misma distancia que la galaxia. Si este fuera el caso, los investigadores deberían haber detectado una galaxia en el fondo que aloje el Cuásar, y no es el caso.

Si la interpretación de los investigadores es correcta, las observaciones pueden proporcionar una fuerte evidencia de que los agujeros negros supermasivos pueden realmente fusionarse. Los astrónomos actualmente tienen pruebas de colisiones de agujeros negros con otros agujeros negros de masa estelar, pero el proceso que regula los agujeros negros supermasivos es más complejo y no se entiende completamente.

El equipo espera utilizar nuevamente el Hubble, en combinación con Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) de Atacama y otras instalaciones, para medir con mayor exactitud la velocidad del agujero negro y su disco de gas, lo que puede dar más información sobre la naturaleza de este objeto atípico.

 

 

 

Imagen de portada:

La galaxia 3C186, localizada a unos 8 mil millones de años de la Tierra, es muy probablemente el resultado de una fusión de dos galaxias. Esto es apoyado por las colas de marea en forma de arco, producidas generalmente por un tirón gravitacional entre dos galaxias que chocan, identificadas por los científicos. La fusión de las galaxias también llevó a una fusión de los dos agujeros negros supermasivos en sus centros, y el agujero negro resultante fue expulsado de su galaxia madre por las ondas gravitatorias creadas por la fusión. Crédito: NASA, ESA, y M. Chiaberge (STScI / ESA)

 

 

Noticias relacionadas con los descubrimientos de Hubble: http://blog.meteorologiaespacial.es/?s=hubble

 

Fuentes:http://hubblesite.org/news_release/news/2017-12

 

 

Un comentario sobre “Hubble detecta un agujero negro supermasivo expulsado del centro de una galaxia

  • el abril 6, 2017 a las 1:28 am
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    Una pregunta muy tonta:
    Si está científicamente aceptado que el universo “conocido” procede de un big-bang que ocurrió hace unos 15×10^9 años y 3C186 se encuentra a 8×10^9 años luz de la tierra, la velocidad relativa galaxia-tierra y galaxia-3C186 deberia ser mayor que 1/2 de la velocidad de la luz, es decir > 150.000 km/sg. Eso es posible?

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