Detectada explosión récord de agujero negro.


La evidencia de la mayor explosión observada en el Universo proviene de una combinación de datos de rayos X de Chandra y XMM-Newton, y el telescopio Murchison Widefield Array y Giant Metrewave, como se muestra aquí. La erupción es generada por un agujero negro ubicado en el cúmulo de la galaxia central, que ha lanzado chorros y tallado una gran cavidad en el gas caliente circundante. Los investigadores estiman que esta explosión liberó cinco veces más energía que el poseedor del récord anterior y cientos de miles de veces más que un cúmulo de galaxias típico.
Créditos: 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.

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 del grupo de Chandra. Consideraron que 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 fue 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 proviene de electrones acelerados a casi la velocidad de la luz. La aceleración probablemente se originó en el agujero negro supermasivo.

“Los datos de 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 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 que se dan”, 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. 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.