Agujero negro crea collares de estrellas

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Los astrónomos han descubierto un agujero negro con las erupciones más poderosas, hasta el momento. La megaexplosión sucedió miles de millones de años atrás, y puede ser de ayuda en la explicación de cómo se formó un llamativo diseño de cúmulos de estrellas alrededor de dos galaxias masivas. Lo fabuloso es que a la vista de las imégenes, el conjunto simula dos collares estelares.

SDSS J1531+3414. Crédito de la imagen: Credit: NASA/CXC/M. Weiss — Esta es una imagen de un cúmulo de galaxias llamado SDSS J1531+3414, compuesta de información en luz de rayos X, óptica y de radio. La escena general se asemeja a un colorido despliegue de luces, como si se viera a través de una ventana de vidrio empañada. Crédito de la imagen: Credit: NASA/CXC/M. Weiss

Puntos naranjas borrosos de diferentes tamaños se encuentran dispersos sobre un fondo negro. Estos puntos naranjas son galaxias enteras.

Cerca del centro de la imagen, dos galaxias centrales aparecen como puntos blancos brillantes. Los cúmulos de estrellas, que se asemejan a cuentas atadas a una cuerda en tonos de azul eléctrico, barren la galaxia de la izquierda, a través del espacio entre el par de galaxias, y luego se enrollan ligeramente debajo de ambas galaxias. Nubes de color azul, luz de rayos X, y rosa oscuro, luz de radio, rodean las dos galaxias.

La nube azul se extiende a lo largo de miles de años luz hacia la región situada encima de las galaxias centrales. La nube de color rosa oscuro, que se asemeja un poco a la forma de un trompo invertido, se extiende muy por debajo de las dos galaxias y ligeramente hacia nuestra izquierda. Esta nube de color rosa oscuro representa los restos de un potente chorro, producido por un agujero negro supermasivo dentro de una de las dos galaxias centrales. En la esquina superior derecha de la imagen, hay otra nube de color rosa oscuro. Esta nube puede ser la reliquia de un contrarreactor del mismo estallido de agujero negro.

Es verdad que el sistema en que se observó el despliegue no tiene, aún, un nombre simple: SDSS J1531+3414 (SDSS J1531 para abreviar es igual de dificultoso para recordar. En fin, SDSS J1531 se encuentra a 3.800 millones de años luz de la Tierra. El estudio de este sistema incluyó varios telescopios, entre ellos el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el Low Frequency Array (LOFAR), un radiotelescopio en los Países Bajos.

La información en rayos X obtenida por Chandra — Esta es la información obtenida por el Observatorio de rayos X Chandra

SDSS J1531 es un cúmulo de galaxias masivo que contiene cientos de galaxias individuales y enormes reservas de gas caliente y materia oscura. En el corazón de SDSS J1531, dos de las galaxias más grandes del cúmulo chocan entre sí. Rodeando a estos gigantes fusionados hay un conjunto de 19 grandes cúmulos de estrellas, llamados supercúmulos, dispuestos en una formación de ‘S’ que se asemeja a cuentas en una cuerda. El equipo de astrónomos utilizó datos ópticos, de radio y de rayos X para desentrañar cómo probablemente se formó esta inusual cadena de cúmulos solares.

El descubrimiento de evidencia de una antigua erupción titánica en SDSS J1531 proporcionó una pista vital. La erupción probablemente ocurrió cuando el agujero negro supermasivo en el centro de una de las grandes galaxias produjo un chorro extremadamente poderoso. A medida que el chorro se movía por el espacio, empujó el gas caliente circundante lejos del agujero negro, creando una gigantesca cavidad.

J1531 captado en luz visible — La información obtenida por telescopios que captan la luz visible

Osase Omoruyi, quien dirigió el estudio en el *Centro de Astrofísica, Harvard & Smithsonian (CfA por las siglas en inglés), comparó el hallazo con desenterrar un fósil apenas descubierto. “Ya observamos este sistema tal como existía cuatro mil millones de años atrás, poco después de que se formara la Tierra. Esta antigua cavidad, un fósil del efecto del agujero negro en la galaxia anfitriona y sus alrededores, nos habla de un evento clave que ocurrió casi 200 millones de años antes en la historia del cúmulo”.

_La evidencia de una cavidad proviene de las “alas” de emisión brillante de rayos X, observadas con Chandra, rastreando gas denso cerca del centro de SDSS J1531. Estas alas forman el borde de la cavidad y el gas menos denso que se encuentra en el medio es parte de ella. LOFAR muestra ondas de radio de los restos de las partículas energéticas del chorro que llenan la gigantesca cavidad. En conjunto, los datos proporcionan evidencia convincente de una antigua y masiva explosión.

J1531 observado por LOFAR — J1531 captado en longitud de onda de radio por LOFAR

Los astrónomos también descubrieron gas frío y caliente ubicado cerca de la abertura de la cavidad, con la utilización del Atacama Large Millimeter and submillimeter Array (ALMA) y el Gemini North Telescope, respectivamente. Proponen que parte del gas caliente expulsado del agujero negro finalmente se enfrió para formar gas frío. Los investigadores creen que los efectos de las mareas de las dos galaxias fusionadas comprimieron el gas a lo largo de trayectorias curvas, lo que llevó a que los cúmulos de estrellas se formaran con el patrón de ‘cuentas en una cuerda’.

_Reconstruyeron, asimismo, una secuencia probable de eventos que ocurrieron en este grupo en una gama amplia de distancias y tiempos. “Comenzó con el agujero negro de una pequeña fracción de un año luz de diámetro formando una cavidad de casi 500.000 años luz de ancho. Este evento único puso en marcha la formación de cúmulos de estrellas jóvenes casi 200 millones de años después, cada uno de unos pocos miles de años luz de diámetro”, explicó Grant Tremblay, coautor del paper, quien también pertenece al CfA.

Imagen de SDSS J1531 en múltiples longitudes de onda con descripciones. (Crédito: Rayos X: NASA/CXC/SAO/O. Omoruyi et al.; Óptico: NASA/ESA/STScI/G. Tremblay et al.; Radio: ASTRON/LOFAR; Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/N. Wolk)

Omoruyi y sus colegas sólo ven ondas de radio y una cavidad de un chorro, pero los agujeros negros suelen disparar dos chorros en direcciones opuestas. El equipo ha observado emisiones de radio más alejadas de las galaxias que podrían ser restos de un segundo chorro, pero que no están asociados con una cavidad detectada. Suponen que las señales de radio y rayos X de la otra erupción podrían haberse desvanecido hasta el punto de ser indetectables.

“Creemos que la evidencia de esta enorme erupción es sólida, pero más observaciones con Chandra y LOFAR aclararían el asunto. Esperamos aprender más sobre el origen de la cavidad ya detectada y encontrar la que se espera esté al otro lado del agujero negro”, dijo Omoruyi.

Una pregunta
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Cuando los científicos, los equipos dedicados a la divulgación científica, mencionan “collares de estrellas”, “un trompo invertido”, refieren a la pareidolia. Aquí dejo el aporte de quienes estamos ligados a esta traducción ad-hoc del Artículo original, ¿qué formaciones estelares están involucradas en la joven mujer que está a la derecha -en el vídeo es perfectamente visible - con una vestimenta azul y un tocado o sombrero blanco con un anillo de flores?

¿Quiénes participaron?
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El artículo dirigido por Osase Omoruyi que describe estos resultados fue publicado en The Astrophysical Journal y está disponible aquí. Además de Omoruyi y Tremblay, los autores del artículo son Francoise Combes (Observatorio de París, Francia), Timothy Davis (Universidad de Cardiff, Reino Unido), Michael Gladders (Universidad de Chicago), Alexey Vikhlinin (CfA), Paul Nulsen (CfA), Preeti Kharb (Centro Nacional de Radioastrofísica - Instituto Tata de Investigación Fundamental, India), Stefi Baum (Universidad de Manitoba, Canadá), Christopher O’Dea (Universidad de Manitoba, Canadá), Keren Sharon (Universidad de Michigan), Bryan Terrazas (Columbia University), Rebecca Nevin (Laboratorio Nacional del Acelerador Fermi), Aimee Schechter (Universidad de Colorado Boulder), John ZuHone (CfA), Michael McDonald (Instituto de Tecnología de Massachusetts), Hakon Dahle (Universidad de Oslo, Noruega), Matthew B. Bayliss (Universidad de Cincinnati), Thomas Connor (CfA), Michael Florian (Universidad de Arizona), Jane Rigby (Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA) y Sravani Vaddi (Observatorio de Arecibo).

El Marshall Space Flight Center, de la NASA, gestiona el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsonian controla las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.