En el centro de un cúmulo de galaxias, a mil millones de años luz de la Tierra, un agujero negro voraz y supermasivo se está preparando para una fiesta fría.
Por primera vez, los astrónomos han detectado nubes ondulantes de gas frío y aglomerado que fluyen hacia un agujero negro, en el centro de un cúmulo de galaxias masivo. Las nubes viajan a velocidades de hasta 355 kilómetros por segundo, eso es casi 800,000millas por hora, y puede estar a solo 150 años luz de su borde, casi seguro que caerá en el agujero negro, alimentando su pozo sin fondo. Las observaciones, que se publicarán en la revista Naturaleza , representan la primera evidencia directa que respalda la hipótesis de que los agujeros negros se alimentan de nubes de gas frío.
Los resultados también sugieren que alimentar un agujero negro, un proceso conocido como acreción, es mucho más desordenado de lo que los científicos habían pensado alguna vez.
"El modelo simple de acumulación de agujeros negros consiste en un agujero negro rodeado por una esfera de gas caliente, y ese gas se acumula suavemente en el agujero negro, y todo es simple, matemáticamente", dice Michael McDonald, profesor asistente de física en MIT'sInstituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial. "Pero esta es la evidencia más convincente de que este proceso no es fluido, simple y limpio, sino realmente caótico y desordenado".
Dadas las nuevas observaciones, McDonald dice que los agujeros negros probablemente tienen dos formas de alimentación: durante la mayor parte del tiempo, pueden pastar lentamente con una dieta constante de gas caliente difuso. De vez en cuando, pueden engullir rápidamente grupos de resfriadosgas cuando se acerca.
"Este gas difuso y caliente está disponible para el agujero negro a un nivel bajo todo el tiempo, y puedes tener un goteo constante entrando", dice McDonald. "De vez en cuando, puedes tener una tormenta de lluvia contodas estas gotas de gas frío, y por un corto período de tiempo, el agujero negro está comiendo muy rápido. Así que la idea de que existen estos dos modos de cena para los agujeros negros es un resultado bastante bueno ".
McDonald es coautor del artículo, dirigido por Grant Tremblay, astrónomo de la Universidad de Yale.
viendo sombras
Los investigadores hicieron su detección utilizando el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array, o ALMA, uno de los telescopios más potentes del mundo, diseñado para ver las galaxias más antiguas y distantes del universo. El equipo centró los mil millones de telescopios de ALMAA años luz de distancia, en la galaxia central en el Cúmulo Abell 2597, una galaxia que tiene unas decenas de miles de años luz de diámetro. Esta galaxia en particular se encuentra entre las más brillantes del universo, ya que probablemente esté produciendo muchas estrellas nuevas.
El equipo originalmente quería tener una idea de cuántas estrellas estaba produciendo este grupo, por lo que mapearon todo el gas frío dentro del grupo. Este gas frío se ha enfriado y condensado del halo difuso de gas caliente que rodea un grupo,formando cúmulos. Es el colapso del gas frío lo que crea nuevas estrellas, especialmente en la galaxia central del cúmulo.
"En el centro de un cúmulo, hay una sola galaxia masiva, la gran galaxia papá del cúmulo", dice McDonald. "Está en el fondo de un embudo gravitacional, y todo el gas de mil galaxias está disponible paraEstas son las galaxias que son las más masivas, con los agujeros negros más masivos del universo y el mayor potencial para la formación de estrellas ".
Los investigadores utilizaron ALMA para mapear las firmas espectrales, o emisiones de radio, del cúmulo de galaxias, buscando específicamente firmas de monóxido de carbono, cuya presencia generalmente indica un gas muy frío, de menos 200 grados Fahrenheit y menos.monóxido en todo el cúmulo de galaxias y descubrió que a medida que miraban más adentro del cúmulo, encontraban gases progresivamente más fríos, desde millones de grados Fahrenheit hasta temperaturas bajo cero.
En el centro, justo en el borde del agujero negro supermasivo del cúmulo, los investigadores descubrieron algo bastante inesperado: las sombras de tres nubes de gas muy frías y muy grumosas. Las sombras se proyectaban contra chorros brillantes de material que salían del negroagujero, lo que sugiere que estas nubes estaban muy cerca de ser consumidas por el agujero negro.
"Tuvimos mucha suerte", dice McDonald. "Probablemente podríamos mirar 100 galaxias así y no ver lo que vimos por casualidad. Ver tres sombras a la vez es como descubrir no solo un exoplaneta, sino tres en el primerointente. La naturaleza fue muy amable en este caso "
Una fiesta de alta energía
El equipo estimó que las velocidades de las tres nubes eran 240, 275 y 355 kilómetros por segundo, con las tres dirigidas hacia el agujero negro. McDonald dice que estas tres nubes de gas frío probablemente no fluirán directamente hacia el agujero negro, sino que en su lugarse absorberá en su disco de acreción, el disco masivo de material que eventualmente irá en espiral hacia el agujero negro.
Agrega que si bien ALMA solo pudo ver tres nubes de gas frío cerca del agujero negro, puede haber aún más en las cercanías, lo que prepara el agujero negro para una gran fiesta.
"Solo estamos viendo esta pequeña astilla", dice McDonald. "Si hay tres nubes en nuestra línea de visión, podría haber millones de nubes a su alrededor. Y hay una tremenda cantidad de energía en solo estas tres nubesEntonces, si tuviéramos que ver esto un millón de años después, podríamos ver que el agujero negro está en explosión, mucho más brillante, con chorros más potentes, porque todo este material de alta energía está aterrizando sobre él ".
Esta investigación fue financiada, en parte, por la NASA, el Consejo Europeo de Investigación, el Consejo de Investigación de Ciencias Naturales e Ingeniería de Canadá y el Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Instituto de Tecnología de Massachusetts . Original escrito por Jennifer Chu. Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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