La fusión de galaxias encubre sus agujeros negros

Cuando dos galaxias se están fusionando, la interacción entre ellas provoca que sus estrellas, el gas y el polvo que pueden orbitar en las proximidades de sus agujeros negros como discos de acreción durante largos períodos de tiempo, se perturben gravitacionalmente empujado el material hacia su interior liberando una enorme cantidad de radiación de alta energía, convirtiéndose en lo que los astrónomos llaman un núcleo galáctico activo (AGN).

Un estudio usando el telescopio de rayos X NuSTAR de la NASA, muestra que en las últimas etapas en las fusiones de galaxias, es tal la cantidad de gas y polvo que caen hacia el agujero negro que el núcleo galáctico activo (AGN) queda envuelto por un brillo de alta energía; el brillo solo es observable con instrumentos preparados para la detección de esas longitudes de onda como es el caso del telescopio espacial NuSTAR.

Este efecto combinado de la gravedad de las dos galaxias ralentiza las velocidades de rotación de gas y polvo que de otro modo estarían orbitando libremente. Esta pérdida de energía hace que el material caiga en su interior atraído por el agujero negro.

This illustration compares growing supermassive black holes in two different kinds of galaxies.
Esta ilustración compara el crecimiento de agujeros negros supermasivos en dos tipos diferentes de galaxias. Un creciente agujero negro supermasivo en una galaxia normal tendría una estructura en forma de rosca de gas y polvo alrededor de él (izquierda). En una galaxia de fusión, una esfera de material eclipsa el agujero negro (derecha). Crédito: Observatorio Astronómico Nacional de Japón.

Cuanto más avanzada sea la fusión, más encubierto por el brillo estará el núcleo galáctico activo (AGN)”, dijo Claudio Ricci, autor principal del estudio publicado en The Monthly Notices Royal Astronomical Society.

Ricci y sus colegas han observado la penetrante emisión de rayos X de alta energía de 52 galaxias. Aproximadamente la mitad de ellas estaban en las últimas etapas de la fusión. Debido a que NuSTAR es muy sensible a la detección de los rayos X de mayor energía, su visión ha sido fundamental para establecer la cantidad de luz que escapa a la esfera de gas y polvo que cubre un AGN.

Los investigadores compararon las observaciones del telescopio espacial NuSTAR de las galaxias con los datos de los observatorios Swift y  X Chandra de la NASA y los observatorios XMM-Newton de la ESA, que examinan los componentes de menor energía del espectro de rayos X. Si los rayos X de alta energía se detectan en una galaxia, pero los rayos X de baja energía no lo son, eso es un signo de que un núcleo galáctico activo (AGN) está muy oscurecido.

El estudio ayuda a confirmar la idea de que el agujero negro de un AGN hace la mayor parte de su consumo de material mientras está envuelto en las últimas etapas de una fusión.

“Un agujero negro supermasivo crece rápidamente durante estas fusiones”, dijo Ricci. “Los resultados mejoran nuestra comprensión de los orígenes misteriosos de la relación entre un agujero negro y su galaxia de acogida”.

Imagen de portada:

Imagen de rayos X de NGC 6240 tomada con la cámara del Observatorio Chandra X-Ray, superpuesta a una imagen óptica de la galaxia. La emisión de rayos X de los dos núcleos galácticos activos puede verse como dos brillos azules. Créditos: NASA.

La galaxia NGC 6240 nos sirve como ejemplo de galaxia de fusión avanzada. NGC 6240 ofrece una visión de esta catástrofe cósmica en su fase avanzada, casi terminal. En realidad, la galaxia NGC 6240 es un par de galaxias también muy brillantes en la longitud de onda del infrarrojo. Ha unos 400 millones de años luz de distancia en la constelación de Ofiuco, NGC 6240 es el resultado de la colisión de dos galaxias pequeñas, produciendo una galaxia a más de 2 núcleos, de tipo irregular. En el centro de NGC 6240 dos agujeros negros supermasivos están orbitando uno alrededor del otro, separados por sólo 3.000 años luz. Estos dos agujeros negros supermasivos alojados en el núcleo de la galaxia eventualmente se fusionarán también en uno.

El proceso de fusión, que comenzó hace unos 30 millones de años, provocó una dramática formación de estrellas y provocó numerosas explosiones de supernova. La fusión se completará dentro de algunas decenas a cientos de millones de años.

Esta imagende NGC 6240 forma parte de una gran colección de 59 imágenes de fusiones de galaxias tomadas por el Telescopio Espacial Hubble y lanzadas con motivo de su 18 aniversario el 24 de abril de 2008.  La imagen del Hubble se creó utilizando los datos del HST de la propuesta 10592: A. Evans (Universidad de Virginia, Charlottesville / NRAO / Stony Brook University) Instrumento ACS / WFC Fecha (s) de exposición 10 de febrero de 2002 Tiempo de exposición 33 minutos Filtros F435W (B) y F814W (I).

 

NuSTAR es una misión de exploración dirigida por Caltech y administrada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. NuSTAR fue desarrollado en colaboración con la Universidad Técnica de Dinamarca y la Agencia Espacial Italiana (ASI). El telescopio espacial fue construido por Orbital Sciences Corp. en Dulles, Virginia. El centro de operaciones de misión de NuSTAR está en UC Berkeley, y el archivo de datos oficial está en el Centro de Investigación de Archivos Científicos de Astrofísica de Alta Energía de la NASA. ASI proporciona la estación terrestre de la misión y un archivo espejo. JPL es administrado por Caltech para la NASA.

Noticias relacionadas con NuSTAR: http://blog.meteorologiaespacial.es/?s=NUSTAR.

Fuente: https://www.jpl.nasa.gov/news/news.php?feature=6841

 

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