Crédito: Rayos X: Chandra: NASA /
CXC / NRL / S. Giacintucci, y col., XMM-Newton: ESA /
XMM-Newton; Radio: NCRA / TIFR / GMRT; Infrarrojo: 2MASS / UMass /
IPAC-Caltech / NASA / NSF Press Image, Caption y Videos
Se ha encontrado la mayor explosión
vista en el universo. Esta erupción gigantesca y récord vino de un agujero
negro en un cúmulo de galaxias distante a cientos de millones de años luz de
distancia.
"De alguna manera, esta explosión
es similar a cómo la erupción del Monte St. Helens en 1980 arrancó la cima de
la montaña", dijo Simona Giacintucci del Laboratorio de Investigación
Naval en Washington, DC, y autora principal del estudio. "Una
diferencia clave es que podrías colocar quince galaxias de la Vía Láctea
seguidas en el cráter, esta erupción golpeó el gas caliente del cúmulo".
Los astrónomos hicieron este
descubrimiento utilizando datos de rayos X del Observatorio de rayos X Chandra
de la NASA y XMM-Newton de la ESA, y datos de radio del Murchison Widefield
Array (MWA) en Australia y el Radiotelescopio Gigante Metrewave (GMRT) en
India.
El estallido sin igual se detectó en el
cúmulo de galaxias de Ophiuchus, que está a unos 390 millones de años luz de la
Tierra. Los cúmulos de galaxias son las estructuras más grandes del
Universo unidas por la gravedad, que contienen miles de galaxias individuales,
materia oscura y gas caliente.
En el centro del cúmulo de Ofiuco, hay
una gran galaxia que contiene un agujero negro supermasivo. Los
investigadores piensan que la fuente de la gigantesca erupción es este agujero
negro.
Aunque los agujeros negros son famosos
por atraer material hacia ellos, a menudo expulsan cantidades prodigiosas de
material y energía. Esto sucede cuando la materia que cae hacia el agujero
negro se redirige a chorros o haces que explotan hacia el espacio y chocan
contra cualquier material circundante.
Las observaciones de Chandra informadas
en 2016 revelaron por primera vez indicios de la explosión gigante en el cúmulo
de galaxias de Ofiuco. Norbert Werner y sus colegas informaron el
descubrimiento de un borde curvo inusual en la imagen de Chandra del
grupo. Consideraron si esto representaba parte de la pared de una cavidad
en el gas caliente creado por chorros del agujero negro supermasivo. Sin
embargo, descartaron esta posibilidad, en parte porque se habría requerido una
gran cantidad de energía para que el agujero negro creara una cavidad tan grande.
El último estudio de Giacintucci y sus
colegas muestra que, de hecho, se produjo una enorme explosión. Primero,
demostraron que el borde curvo también es detectado por XMM-Newton, confirmando
así la observación de Chandra. Su avance crucial fue el uso de nuevos
datos de radio del MWA y datos de los archivos de GMRT para mostrar que el
borde curvo es de hecho parte de la pared de una cavidad, ya que limita con una
región llena de emisiones de radio. Esta emisión es de electrones
acelerados a casi la velocidad de la luz. La aceleración probablemente se
originó en el agujero negro supermasivo.
"Los datos de la radio caben
dentro de los rayos X como una mano en un guante", dijo el coautor Maxim
Markevitch del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt,
Maryland. "Este es el factor decisivo que nos dice que aquí ocurrió
una erupción de tamaño sin precedentes".
La cantidad de energía requerida para
crear la cavidad en Ofiuco es aproximadamente cinco veces mayor que la del
récord anterior, MS 0735 + 74 , y cientos y miles de veces
mayor que los grupos típicos.
La erupción del agujero negro debe
haber terminado porque los investigadores no ven ninguna evidencia de chorros
actuales en los datos de la radio. Este apagado puede explicarse por los
datos de Chandra, que muestran que el gas más denso y frío visto en los rayos X
se encuentra actualmente en una posición diferente de la galaxia
central. Si este gas se alejó de la galaxia, habrá privado al agujero
negro de combustible para su crecimiento, apagando los chorros.
Es probable que este desplazamiento de
gas sea causado por el "chapoteo" del gas alrededor del centro del
racimo, como el vino chapoteando en un vaso. Por lo general, la fusión de
dos cúmulos de galaxias desencadena tal chapoteo, pero aquí podría haber sido
provocado por la erupción.
Un enigma es que solo se ve una región
gigante de emisión de radio, ya que estos sistemas generalmente contienen dos
en lados opuestos del agujero negro. Es posible que el gas en el otro lado
del grupo desde la cavidad sea menos denso, por lo que la emisión de radio allí
se desvaneció más rápidamente.
"Como suele ser el caso en
astrofísica, realmente necesitamos observaciones de longitud de onda múltiple
para comprender realmente los procesos físicos en el trabajo", dijo Melanie Johnston-Hollitt, coautora del Centro Internacional de
Radioastronomía en Australia. "Tener la información combinada de
rayos X y radiotelescopios ha revelado esta fuente extraordinaria, pero se
necesitarán más datos para responder a las muchas preguntas restantes que
plantea este objeto".
Un artículo que describe estos
resultados aparece en la edición del 27 de febrero de The Astrophysical
Journal, y una preimpresión está disponible aquí.
Además de Giacintucci, Markevitch y
Johnston-Hollitt, los autores son Daniel Wik (Universidad de Utah), Qian Wang
(Universidad de Utah) y Tracy Clarke (Laboratorio de Investigación
Naval). El artículo de 2016 de Norbert Werner se
publicó en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
El Marshall Space Flight Center de la
NASA administra el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del
Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla las operaciones científicas y de
vuelo desde Cambridge y Burlington, Massachusetts.
Contactos con los medios:
Megan Watzke
Chandra X-ray Center, Cambridge, Mass.
Fuente: CHANDRA - X-Ray Observatory – Mision Insignia de la
NASA para la Astronomía de Rayos-X.
Publicado
el 27 de febrero de 2020
