January 21, 2022

Esta erupción supermasiva de un agujero negro abarca 16 lunas llenas

Esta imagen muestra la galaxia en longitudes de onda de radio, revelando vastos lóbulos de plasma que llegan mucho más allá de la galaxia visible, que ocupa solo un pequeño parche en el centro de la imagen. Los puntos del fondo no son estrellas, sino radiogalaxias muy parecidas a Centaurus A, a distancias mucho mayores.

Ben McKinley / ICRAR y Curtin; Connor Matherne / Universidad Estatal de Louisiana

A unos 12 millones de años luz de la Tierra, el vecino galáctico de la Vía Láctea está experimentando un poco de caos. ¿El culpable? Un agujero negro hambriento con una masa de 55 millones de soles.

Durante cientos de millones de años, este vacío supermasivo se ha estado deleitando con el gas que cae desde su galaxia circundante, Centaurus A, y luego incendiando el material a casi la velocidad de la luz. Ahora, los científicos han captado el abismo temperamental en sus pistas.

Con la ayuda de un radiotelescopio de alta resistencia, el Murchison Widefield Array en Australia, los astrónomos capturaron los chorros masivos de materia desechada del agujero negro que salían de su centro. Si pudiéramos ver la erupción a simple vista desde aquí en la Tierra, sería del tamaño de 16 lunas llenas consecutivas en el cielo, dice el equipo.

Publicaron un artículo sobre una imagen del brote, producido a partir de datos de ondas de radio, el miércoles en la revista Nature Astronomy. “Podemos aprender mucho de Centaurus A en particular, simplemente porque está tan cerca y podemos verlo con tanto detalle”, dijo en un comunicado Benjamin McKinley, astrónomo de la Universidad Curtin de Australia y autor principal del estudio.

Un espectáculo de ondas de radio

Primero, dejemos una cosa fuera del camino: la imagen que ves de las payasadas del agujero negro no es el tipo de fotografía estándar que tomarías con tu iPhone. Es mucho más complejo.

A medida que los agujeros negros se alimentan de materia que se acerca demasiado a los monstruos, los trozos que son succionados comienzan a formar un disco alrededor del enorme vacío gravitacional. Ese disco de acreción se ve bastante similar a los anillos alrededor de Saturno, simplemente mucho, mucho (mucho) más grandes.

Luego, cuando los trozos de materia en el halo cósmico comienzan a acercarse al agujero negro, “se forman poderosos chorros a ambos lados del disco, expulsando la mayor parte del material de regreso al espacio a distancias de probablemente más de un millón de años luz”, dijo McKinley. dicho.

Cualquier galaxia que participe en esta agresiva rutina se denomina radiogalaxia “activa”, y Centaurus A es la más cercana a la Tierra.

centauro-a-jpg de baja resolución para todas las longitudes de onda

Centaurus A es una galaxia activa elíptica gigante a 12 millones de años luz de distancia. En su corazón se encuentra un agujero negro con una masa de 55 millones de soles. Esta imagen compuesta muestra la galaxia y el espacio intergaláctico circundante en varias longitudes de onda diferentes.

Connor Matherne / Universidad Estatal de Luisiana (Óptica / Halpha), Kraft y col., Struve y col.; Ben McKinley / ICRAR y Curtin

Más precisamente, para el agujero negro en nuestro vecino galáctico, las nubes de gas en el disco de acreción se condensan y “llueven” sobre las regiones centrales. Así es como come la esfera de la fatalidad.

“Desencadenado por esta lluvia, el agujero negro reacciona vigorosamente lanzando energía a través de chorros de radio que inflan los lóbulos espectaculares que vemos en la imagen de MWA”, Massimo Gaspari, astrofísico del Instituto Nacional de Astrofísica de Italia y coautor del estudio, dijo en un comunicado. En otras palabras, los chorros resultantes crean una especie de “burbujas de radio” que se desangran durante cientos y millones de años.

Eso es lo que vemos en la imagen presentada por los investigadores, pero así es como obtuvieron la increíble imagen.

Los datos de estos chorros alimentados con materia son invaluables. Los arroyos emiten ondas de radio, que son frecuencias de ondas electromagnéticas detectables por radiotelescopios en la Tierra, como el MWA. Por lo general, los cuerpos astrofísicos, incluidos los agujeros negros, dejan rastros de ondas de radio cuando se jactan de cambios en los campos magnéticos.

Según McKinley, el seguimiento de estas longitudes de onda que emanan del abismo dentro de Centaurus A ayudó al equipo a ver algunas cosas.

La galaxia es más brillante en el centro, donde está más activa por el agujero negro, y luego más tenue a medida que miras más lejos. Su análisis también reveló “características interesantes en las que las partículas cargadas se han reacelerado y están interactuando con pequeños campos magnéticos”, dijo McKinley.

Sorprendentemente, la observación del estudio del proceso de condensación de las nubes también corrobora una nueva teoría llamada Acreción de frío caótico, dice Gaspari, que está comenzando a surgir en varios campos.

El poder de una matriz de campo amplio

“Las observaciones de radio anteriores no pudieron manejar el brillo extremo de los chorros y los detalles del área más grande que rodea la galaxia estaban distorsionados”, dijo McKinley. De hecho, eso es lo que hace que la imagen del equipo sea tan espectacular.

El MWA, una combinación de 4.096 antenas dispuestas en 256 cuadrículas regulares repartidas a lo largo de varios kilómetros, superó tales limitaciones aprovechando su perspectiva masiva de campo amplio.

“El amplio campo de visión y, como consecuencia, la extraordinaria cantidad de datos que podemos recopilar, significa que el potencial de descubrimiento de cada observación de MWA es muy alto”, dijo Steven Tingay, director de Murchison Widefield Array, en un comunicado.

mwa-outlier-de-baja-resolución-marzo-2016-020316-img01-jpg

Una imagen de una de las cuadrículas regulares o “mosaicos” de Murchison Widefield Array.

Pete Wheeler, ICRAR

Además, los investigadores combinaron sus observaciones de radio con datos ópticos y de rayos X, dijo McKinley. Eso agregó una claridad y precisión sin precedentes a la imagen resultante.

Si bien el MWA es la base de la notable imagen, quizás aún más emocionante es que es el primer precursor completamente funcional de un esfuerzo aún mayor llamado Square Kilometer Array.

Algún día, el SKA será “el radiotelescopio más grande del mundo, diseñado para resolver los misterios más profundos del universo”, según el equipo detrás de su construcción. Con suerte, revelará aún más detalles sobre el hambriento agujero negro gigante que aterroriza a nuestra galaxia de al lado.