Los astrónomos han descubierto un agujero negro supermasivo que ha sido impulsado fuera del centro de una galaxia distante por lo que podría ser el increíble poder de las ondas gravitacionales.
Aunque ha habido varios otros agujeros negros sospechosos, con botas similares en otros lugares, ninguno ha sido confirmado hasta ahora. Los astrónomos piensan que este objeto, detectado por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, es un caso muy fuerte. Con un peso de más de mil millones de soles, el pícaroEl agujero negro es el agujero negro más masivo jamás detectado que haya sido expulsado de su hogar central.
Los investigadores estiman que tomó la energía equivalente de 100 millones de supernovas explotando simultáneamente para arrojar el agujero negro. La explicación más plausible para esta energía propulsora es que el objeto monstruo recibió una patada por ondas gravitacionales desatadas por la fusión de dos negros fuertes.agujeros en el centro de la galaxia anfitriona.
Predicho por primera vez por Albert Einstein, las ondas gravitacionales son ondas en el espacio que se crean cuando dos objetos masivos colisionan. Las ondas son similares a los círculos concéntricos producidos cuando una roca fuerte se arroja a un estanque. El año pasado, el láser interferómetro gravitacional-El Observatorio de Ondas LIGO ayudó a los astrónomos a probar que existen ondas gravitacionales al detectarlas que emanan de la unión de dos agujeros negros de masa estelar, que son varias veces más masivos que el sol.
Las observaciones de Hubble sobre el agujero negro caprichoso sorprendieron al equipo de investigación. "Cuando vi esto por primera vez, pensé que estábamos viendo algo muy peculiar", dijo el líder del equipo Marco Chiaberge, del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial STScI y la Universidad Johns Hopkins,en Baltimore, Maryland ". Cuando combinamos observaciones del Hubble, el Observatorio de rayos X Chandra y el Sloan Digital Sky Survey, todo apuntaba hacia el mismo escenario. La cantidad de datos que recolectamos, desde rayos X hasta ultravioleta y cercano-luz infrarroja, es definitivamente más grande que cualquiera de los otros agujeros negros rebeldes candidatos ".
El documento de Chiaberge aparecerá en la edición del 30 de marzo de Astronomía y Astrofísica.
Las imágenes del Hubble tomadas en luz visible e infrarroja cercana proporcionaron la primera pista de que la galaxia era inusual. Las imágenes revelaron un quásar brillante, la firma energética de un agujero negro, que reside lejos del núcleo galáctico. Los agujeros negros no se pueden observar directamente, pero son la fuente de energía en el corazón de los quásares: chorros de radiación intensos y compactos que pueden eclipsar a toda una galaxia. El cuásar, llamado 3C 186, y su galaxia anfitriona residen a 8 mil millones de años luz de distancia en un cúmulo de galaxias.El equipo descubrió las características peculiares de la galaxia mientras realizaba un estudio del Hubble de galaxias distantes que desataban poderosas explosiones de radiación en medio de las fusiones de galaxias.
"Esperaba ver muchas galaxias fusionadas, y esperaba ver galaxias anfitrionas desordenadas alrededor de los cuásares, pero en realidad no esperaba ver un cuásar que estuviera claramente compensado del núcleo de una galaxia de forma regular,"Recordó Chiaberge." Los agujeros negros residen en el centro de las galaxias, por lo que es inusual ver un cuásar que no está en el centro ".
El equipo calculó la distancia del agujero negro desde el núcleo comparando la distribución de la luz estelar en la galaxia anfitriona con la de una galaxia elíptica normal de un modelo de computadora. El agujero negro había viajado más de 35,000 años luz desde el centro, quees más que la distancia entre el sol y el centro de la Vía Láctea.
Basado en observaciones espectroscópicas tomadas por Hubble y el estudio Sloan, los investigadores estimaron la masa del agujero negro y midieron la velocidad del gas atrapado cerca del objeto gigante. La espectroscopía divide la luz en sus colores componentes, que se pueden usar para medir las velocidades en el espacio"Para nuestra sorpresa, descubrimos que el gas alrededor del agujero negro estaba volando lejos del centro de la galaxia a 4.7 millones de millas por hora", dijo el miembro del equipo Justin Ely de STScI. Esta medida también es un indicador de la velocidad del agujero negro,porque el gas está bloqueado gravitacionalmente al objeto monstruo.
Los astrónomos calcularon que el agujero negro se mueve tan rápido que viajaría de la Tierra a la luna en tres minutos. Eso es lo suficientemente rápido como para que el agujero negro escape de la galaxia en 20 millones de años y recorra el universo para siempre.
La imagen del Hubble reveló una pista interesante que ayudó a explicar la ubicación descarriada del agujero negro. La galaxia anfitriona tiene características débiles en forma de arco llamadas colas de marea, producidas por un tirón gravitacional entre dos galaxias en colisión. Esta evidencia sugiere una posible unión entre el 3C186 sistema y otra galaxia, cada uno con agujeros negros masivos centrales que eventualmente se fusionaron.
Basado en esta evidencia visible, junto con el trabajo teórico, los investigadores desarrollaron un escenario para describir cómo el gigantesco agujero negro podría ser expulsado de su hogar central. Según su teoría, dos galaxias se fusionan y sus agujeros negros se asientan en el centrode la galaxia elíptica recién formada. A medida que los agujeros negros giran uno alrededor del otro, las ondas de gravedad se lanzan como el agua de un aspersor de césped. Los objetos pesados se acercan entre sí con el tiempo a medida que irradian energía gravitacional. Si los dos agujeros negrosno tienen la misma masa y velocidad de rotación, emiten ondas gravitacionales más fuertemente a lo largo de una dirección. Cuando los dos agujeros negros colisionan, dejan de producir ondas gravitacionales. El agujero negro recién fusionado retrocede en la dirección opuesta de las ondas gravitacionales más fuertes yse dispara como un cohete.
Los investigadores tienen la suerte de haber captado este evento único porque no todas las fusiones de agujeros negros producen ondas gravitacionales desequilibradas que impulsan un agujero negro en la dirección opuesta ". Esta asimetría depende de propiedades como la masa y la orientación relativa de la espaldaejes de rotación de agujeros antes de la fusión ", dijo el miembro del equipo Colin Norman de STScI y la Universidad Johns Hopkins." Es por eso que estos objetos son tan raros ".
Una explicación alternativa para el cuásar offset, aunque poco probable, propone que el objeto brillante no resida dentro de la galaxia. En cambio, el cuásar se encuentra detrás de la galaxia, pero la imagen del Hubble da la ilusión de que está a la misma distancia quela galaxia. Si este fuera el caso, los investigadores deberían haber detectado una galaxia en el fondo que aloja el cuásar.
Si la interpretación de los investigadores es correcta, las observaciones pueden proporcionar una fuerte evidencia de que los agujeros negros supermasivos en realidad pueden fusionarse. Los astrónomos tienen evidencia de colisiones de agujeros negros para agujeros negros de masa estelar, pero el proceso que regula los agujeros negros supermasivos es más complejo yno completamente entendido
El equipo espera usar el Hubble nuevamente, en combinación con el Atacama Large Millimeter / submillimeter Array ALMA y otras instalaciones, para medir con mayor precisión la velocidad del agujero negro y su disco de gas, lo que puede proporcionar una mayor comprensión de la naturalezade este extraño objeto.
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Materiales proporcionado por Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial STScI . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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