Chandra desvela agujeros negros previamente escondidos a las observaciones

Se han encontrado cientos de agujeros negros previamente ocultos utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. Este resultado ayuda a dar a los astrónomos un censo más preciso de los agujeros negros en el universo.

Los agujeros negros de este nuevo estudio son del tipo supermasivo que contienen millones o incluso miles de millones de veces la masa del Sol. Si bien los astrónomos piensan que casi todas las galaxias grandes albergan agujeros negros gigantes en sus centros, solo algunos de los agujeros negros atraerán activamente material que es el proceso que produce radiación, y algunos quedarán “enterrados” bajo el polvo y el gas.

Un estudio ha revelado cientos de agujeros negros, que no se habían identificado previamente, utilizando datos del Chandra Source Catalog y el Sloan Digitized Sky Survey (SDSS). Los investigadores compararon los datos ópticos y de rayos X con una clase de objetos conocidos como “XBONG” (galaxias ópticamente normales y brillantes en rayos X) para revelar alrededor de 400 agujeros negros supermasivos. Estos gráficos muestran estos XBONG en rayos X de Chandra y luz óptica de SDSS.
Créditos: Rayos X: NASA/CXC/SAO/D. Kim et al.; Óptica/IR: Encuestas heredadas/D. Lang (Perimeter Institute).

 

Al combinar datos del Chandra Source Catalog (un archivo público que incluye cientos de miles de fuentes de rayos X detectadas por el observatorio durante sus primeros 15 años) y datos ópticos del Sloan Digital Sky Survey (SDSS), un equipo de astrónomos pudo identificar cientos de agujeros negros que previamente habían estado ocultos. Se encuentran en galaxias no identificadas previamente que contienen cuásares, objetos extremadamente brillantes con agujeros negros supermasivos de rápido crecimiento.

“Los astrónomos ya han identificado una gran cantidad de agujeros negros, pero muchos siguen siendo esquivos”, dijo Dong-Woo Kim del Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA), quien dirigió el estudio. “Nuestra investigación ha descubierto una población que faltaba y nos ayudó a comprender cómo se están comportando”.

Durante aproximadamente 40 años, los científicos han estudiado galaxias que parecen normales a la luz óptica, con luz de estrellas y gas, sin las firmas ópticas distintivas de un cuásar, pero que brillan intensamente en rayos X. Se refieren a estos objetos como “galaxias ópticamente normales brillantes de rayos X” o “XBONG”.

Al revisar sistemáticamente el catálogo de fuentes de Chandra y compararlo con los datos ópticos de SDSS, los investigadores identificaron 817 candidatos a XBONG, más de diez veces el número conocido antes de que Chandra estuviera en funcionamiento. Las imágenes nítidas de Chandra, que coinciden con la calidad de las de SDSS, y la gran cantidad de datos en el Catálogo de fuentes de Chandra, hicieron posible detectar tantos candidatos a XBONG. Un estudio adicional reveló que aproximadamente la mitad de estos XBONG representan una población de agujeros negros previamente ocultos.

“Estos resultados muestran cuán poderoso es comparar los tesoros de datos ópticos y de rayos X”, dijo la coautora Amanda Malnati, estudiante de pregrado en Smith College en Northampton (Massachusetts). “El catálogo de fuentes de Chandra es un tesoro en crecimiento que ayudará a los astrónomos a hacer descubrimientos en los años venideros”.

Los rayos X son particularmente útiles para buscar agujeros negros de rápido crecimiento porque el material que gira a su alrededor se sobrecalienta a millones de grados y brilla intensamente en las longitudes de onda de los rayos X. Una envoltura gruesa de gas y polvo que rodea un agujero negro bloqueará la mayor parte o la totalidad de la luz en longitudes de onda ópticas. Sin embargo, los rayos X atraviesan la envoltura mucho más fácilmente, pudiendo Chandra detectarlos.

Después de estudiar la cantidad de rayos X detectados a diferentes energías para cada fuente, el equipo concluyó que aproximadamente la mitad de los candidatos a XBONG involucran fuentes de rayos X que están “enterradas” bajo gas espeso porque se detectaron cantidades relativamente pequeñas de rayos X de baja energía. Dichos rayos X son bloqueados más fácilmente por las capas de gas circundante que por los de mayor energía.

Estas fuentes de rayos X son tan brillantes que casi todas deben provenir del material que rodea los agujeros negros supermasivos de rápido crecimiento. Los datos del Wide-Field Infrared Survey Explorer de la NASA proporcionan más evidencia de que aproximadamente la mitad de los XBONG están “enterrados”, formando agujeros negros supermasivos. Estos agujeros negros varían en distancias entre 550 millones y 7,8 mil millones de años luz de la Tierra.

“No todos los días puedes decir que descubriste un agujero negro”, dijo la coautora Alyssa Cassity, estudiante de posgrado en la Universidad de Columbia Británica, “así que es muy emocionante darte cuenta de que hemos descubierto cientos de ellos”.

La explicación de los XBONG que no están “enterrados” debajo del gas espeso es menos clara. Alrededor de 100 de las fuentes de rayos X pueden no ser puntos únicos de fuentes de rayos X, sino que aparecen dispersas. Algunos de estos pueden ser galaxias en grupos o cúmulos previamente no identificados, que se sabe que contienen grandes cantidades de gas caliente que emite rayos X. No más del 20% de los XBONG se pueden clasificar de esta manera. El 30% restante puede contener algunos agujeros negros supermasivos ubicados en galaxias donde las señales ópticas de los agujeros negros supermasivos se diluyen con la luz relativamente brillante de las estrellas. Los científicos necesitarán realizar más inverstigación para resolver la verdadera naturaleza de estos XBONG.

Dong-Woo Kim presentó estos resultados en la reunión número 241 de la American Astronomical Society en Seattle, WA.

El Marshall Space Flight Center de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Smithsonian Astrophysical Observatory controla las operaciones científicas desde Cambridge (Massachusetts) y las operaciones de vuelo desde Burlington (Massachusetts).

Noticia original (en inglés)

Edición: R. Castro.