Crisis de identidad en el agujero negro central del cúmulo Fénix

MADRID, 1 Oct. (EUROPA PRESS) -

   Los cúmulos de galaxias, conglomerados que incorporan gas caliente y materia oscura, son las estructuras más grandes del Universo que se mantienen unidas por la gravedad.

   Tienden a ser pobres en la producción de nuevas estrellas en sus centros. En general, tienen una galaxia gigante en su medio que forma estrellas a un ritmo significativamente más lento que la mayoría de las galaxias, incluyendo nuestra Vía Láctea. La galaxia central contiene un agujero negro supermasivo aproximadamente mil veces más masivo que el que está en el centro de nuestra galaxia.

   Sin el calentamiento producido por los arrebatos de este agujero negro, las grandes cantidades de gas caliente que se encuentran en la galaxia central debería enfriarse permitiendo la formación de estrellas. Se cree que el agujero negro central actúa como un termostato, que evita un enfriamiento rápido del gas caliente que rodea impidiendo la formación de estrellas.

   Nuevos datos proporcionan más detalles sobre cómo el cúmulo de galaxias SPT-CLJ2344-4243, apodado Fénix por la constelación en la que se encuentra, desafía esta tendencia. El cúmulo ha roto varios registros en el pasado: En 2012, los científicos anunciaron que el cúmulo Fénix contó con la mayor tasa de enfriamiento de gas caliente y formación de estrellas jamás vista en el centro de un cúmulo de galaxias, y es el más poderoso productor de rayos X de todos los grupos conocidos. La velocidad a la que el gas caliente se enfría en el centro del grupo es también la más grande jamás observada.

   Nuevas observaciones de este cúmulo de galaxias en rayos X, ultravioleta, y longitudes de onda ópticas por el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, el Telescopio Espacial Hubble y el telescopio Clay-Magallanes ubicado en Chile, están ayudando a los astrónomos a comprender mejor este objeto notable. Datos ópticos de Clay-Magallanes revelan filamentos estrechos en el centro de la agrupación donde las estrellas se están formando. Estos hilos cósmicos masivos de gas y polvo, la mayoría de los cuales nunca se había detectado antes, se extienden por 160.000 a 330.000 años luz. Esto es más que todo el ancho de la galaxia de la Vía Láctea, los más extensos filamentos jamás vistos en un cúmulo de galaxias.

   Estos filamentos rodean grandes cavidades - regiones con gran reducción de la emisión de rayos X - en el gas caliente. Las cavidades de rayos X se pueden ver en esta imagen compuesta que muestra los datos de rayos X Chandra (azul) y ópticos del telescopio espacial Hubble (rojo, verde y azul).

   Los astrónomos piensan que las cavidades de rayos X fueron talladas en el gas circundante por poderosos chorros de partículas de alta energía que emanan de cerca de un agujero negro supermasivo en la galaxia central del cúmulo. Mientras la materia se precipita hacia un agujero negro, se libera una enorme cantidad de energía gravitatoria. Observaciones combinadas de radio y rayos X de los agujeros negros supermasivos en otros cúmulos de galaxias han demostrado que una fracción significativa de esta energía se libera en forma de chorros de explosiones que pueden durar millones de años.

   El tamaño observado de las cavidades de rayos X indica que la explosión que produjo las cavidades en SPT-CLJ2344-4243 SPT- CLJ2344-4243 fue uno de los eventos de esta clase más energéticos jamás registrados, informa la NASA.

   Sin embargo, el agujero negro central en el cúmulo Fénix está sufriendo de una especie de crisis de identidad, compartiendo propiedades con los "quásares", objetos muy luminosos alimentados por material que cae en un agujero negro supermasivo, y las "radiogalaxias" que contienen chorros de partículas energéticas que brillan en las ondas de radio, y también son alimentadas por agujeros negros gigantes.

   La mitad de la producción de energía a partir de este agujero negro llega a través de los chorros que empujan mecánicamente sobre el gas circundante (en modo de radio), y la otra mitad en rayos X, luz ultravioleta y óptica de un disco de acreción (modo cuásar). Los astrónomos sugieren que el agujero negro puede estar en el proceso de transición entre estos dos estados.

   Las cavidades de rayos X situados más lejos del centro del cúmulo, etiquetadas como "cavidades externas", proporcionan evidencia de fuertes explosiones desde el agujero negro central hace unos cien millones de años. Esto implica que el agujero negro puede haber estado en un modo de radio, con arrebatos, hace unos cien millones de años, luego cambió a un modo cuásar, y luego cambió de nuevo en un modo de radio.

   Se cree que el enfriamiento rápido puede haber ocurrido entre estos arrebatos, lo que provocó la formación de estrellas en cúmulos y los filamentos en toda la galaxia central a una velocidad de cerca de 610 masas solares por año. En comparación, sólo un par de nuevas estrellas se forman cada año en nuestra galaxia, la Vía Láctea. Las propiedades extremas del sistema de grupos de Fénix están proporcionando nuevos conocimientos sobre diversos problemas astrofísicos, incluyendo la formación de estrellas, el crecimiento de las galaxias y los agujeros negros, y la co-evolución de los agujeros negros y su entorno.

   Un artículo que describe estos resultados, dirigidos por Michael McDonald (Instituto de Tecnología de Massachusetts), ha sido aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal y está disponible en línea.