Una imagen incomparable del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA le está dando a un equipo internacional de astrónomos la mejor visión del crecimiento de los agujeros negros durante miles de millones de años a partir del Big Bang. Esta es la imagen de rayos X más profunda jamás obtenida, recolectada con aproximadamente 7 millones de segundos, o 11 semanas y media, de tiempo de observación de Chandra.
La imagen proviene de lo que se conoce como Chandra Deep Field-South. La región central de la imagen contiene la mayor concentración de agujeros negros supermasivos jamás vistos, equivalente a unos 5.000 objetos que encajarían en el área de la Luna llena yalrededor de mil millones en todo el cielo.
"Con esta increíble imagen, podemos explorar los primeros días de los agujeros negros en el Universo y ver cómo cambian durante miles de millones de años", dijo Niel Brandt, profesor de astronomía y astrofísica Verne M. Willaman y profesor defísica, Penn State, que dirigió un equipo de astrónomos que estudian la imagen profunda.
Alrededor del 70 por ciento de los objetos en la nueva imagen son agujeros negros supermasivos, que pueden variar en masa de aproximadamente 100,000 a 10 mil millones de veces la masa del Sol. El gas que cae hacia estos agujeros negros se vuelve mucho más caliente a medida que se acerca al horizonte de eventos, o punto de no retorno, produciendo una emisión de rayos X brillante.
"Puede ser muy difícil detectar agujeros negros en el Universo temprano porque están muy lejos y solo producen radiación si tiran activamente de la materia", dijo el miembro del equipo Bin Luo, profesor de astronomía y ciencia espacial,Universidad de Nanjing. "Pero al mirar el tiempo suficiente con Chandra, podemos encontrar y estudiar un gran número de agujeros negros en crecimiento, algunos de los cuales aparecen poco después del Big Bang".
La nueva imagen de rayos X ultraprofunda permite a los científicos explorar ideas sobre cómo crecieron los agujeros negros supermasivos alrededor de uno o dos mil millones de años después del Big Bang. Utilizando estos datos, los investigadores mostraron que estos agujeros negros en el Universo temprano crecen principalmenteen ráfagas, en lugar de a través de la lenta acumulación de materia.
Los investigadores también han encontrado indicios de que las semillas de los agujeros negros supermasivos pueden ser "pesadas" con masas de aproximadamente 10,000 a 100,000 veces la del Sol, en lugar de semillas ligeras con aproximadamente 100 veces la masa del Sol. Esto aborda un misterio importante enastrofísica sobre cómo estos objetos pueden crecer tan rápidamente para alcanzar masas de aproximadamente mil millones de veces el Sol en el Universo temprano.
También han detectado rayos X de galaxias masivas a distancias de hasta aproximadamente 12.5 mil millones de años luz de la Tierra. La mayor parte de la emisión de rayos X de las galaxias más distantes probablemente proviene de grandes colecciones de agujeros negros de masa estelar dentro de las galaxiasEstos agujeros negros se forman a partir del colapso de estrellas masivas y típicamente pesan de unas pocas a unas docenas de veces la masa del Sol.
"Al detectar rayos X de galaxias tan distantes, estamos aprendiendo más sobre la formación y evolución de los agujeros negros de masa estelar y supermasivos en el Universo temprano", dijo el miembro del equipo Fabio Vito, erudito postdoctoral en astronomía y astrofísica,Penn State: "Estamos recordando los tiempos en que los agujeros negros estaban en fases cruciales de crecimiento, similares a los bebés y adolescentes hambrientos".
Para realizar este estudio, el equipo combinó los datos de rayos X de Chandra con datos muy profundos del telescopio espacial Hubble sobre el mismo parche de cielo. Estudiaron la emisión de rayos X de más de 2,000 galaxias identificadas por Hubble que se encuentran entre aproximadamente 12 y13 mil millones de años luz de la Tierra.
Será necesario seguir trabajando con Chandra y futuros observatorios de rayos X para proporcionar una solución definitiva al misterio de cómo los agujeros negros supermasivos pueden alcanzar rápidamente grandes masas. Una muestra más grande de galaxias distantes provendrá de las observaciones con el telescopio espacial James Webb, extendiendo el estudio de la emisión de rayos X de los agujeros negros a distancias aún mayores de la Tierra.
Los investigadores presentaron sus resultados hoy 5 de enero en la 229ª reunión de la American Astronomical Society en Grapevine, Texas. En agosto se publicó un documento sobre el crecimiento de agujeros negros en el Universo temprano, dirigido por Fabio Vito.10, 2016, número de Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . Una encuesta realizada por Bin Luo fue recientemente aceptada para su publicación en El diario astrofísico Serie de suplemento
El Centro Marshall de Vuelo Espacial Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la Dirección de Misión Científica de la NASA en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsonian en Cambridge, Massachusetts, controla las operaciones científicas y de vuelo de Chandra.
Penn State y MIT, bajo el liderazgo de Gordon Garmire, Evan Pugh, Profesor Emérito de Astronomía, Penn State, desarrolló el instrumento ACIS para la NASA.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Estado Penn . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Cite esta página :