Una correlación curiosa entre la masa del agujero negro central de una galaxia y la velocidad de las estrellas en una gran estructura más o menos esférica conocida como su bulto ha desconcertado a los astrónomos por años. Un equipo internacional dirigido por Francesco Tombesi del Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la NASA, en Greenbelt, Maryland, ahora han identificado un nuevo tipo de agujero negro impulsado por flujo de salida que parece ser a la vez lo suficientemente poderoso y lo suficientemente común para explicar este vínculo.
La mayoría de las galaxias grandes contienen un agujero negro central pesando millones de veces la masa del sol, pero las galaxias que hospedan más agujeros negros masivos también poseen abultamientos que contienen, en promedio, estrellas que se desplazan rápido. Este vínculo sugiere algún tipo de mecanismo de retroalimentación entre un agujero negro de una galaxia y su proceso de formación estelar. Sin embargo todavía no había una explicación adecuada de como es que la actividad de un agujero negro monstruoso, que afecta en gran medida una región varias veces mayor que nuestro sistema solar, podría influir el bulto de una galaxia, que abarca regiones de aproximadamente un millón de veces más grandes.
“Esto fue un verdadero acertijo. Todo apuntaba a un agujero negro supermasivo de alguna manera conduciendo esta conexión, pero sólo ahora estamos empezando a entender como lo hacen”, dijo Tombesi.
Los agujeros negros activos adquieren su poder de forma gradual acumulando – o “alimentandose” de – gas a millones de grados almacenado en un vasto disco circundante. Este disco caliente se encuentra dentro de una corona de partículas energéticas, y mientras ambos son fuertes fuentes de rayos X, esta emisión no puede explicar todas las propiedades de la galaxia. Cerca el borde interior del disco, una fracción de esta materia orbitando un agujero negro a menudo se redirige en un chorro de partículas hacia el exterior. A pesar de que estos chorros pueden lanzar la materia a la mitad de la velocidad de la luz, simulaciones de computadora muestran que permanecen estrechas y depositan la mayor parte de su energía lejos de regiones de la formación estelar de la galaxia.
Los astrónomos sospechaban que se estaban perdiendo de algo. Durante la última década, la evidencia de un nuevo tipo de agujero negro impulsado por flujo ha surgido. En los centros de algunas galaxias activas, observaciones de rayos X de longitudes de onda correspondientes a los de hierro fluorescente muestran que esta radiación está siendo absorbida. Esto significa que nubes de gas enfriador deben estar enfrente de la fuente de rayos X. Es más, estas líneas espectrales de absorción son desplazadas de sus posiciones normales de menor longitud de onda – es decir, desplazadas al azul, lo que indica que las nubes se están moviendo hacia nosotros.
En dos estudios publicados anteriormente, Tombesi y sus colegas demostraron que estas nubes representan un tipo distinto de flujo. En el estudio más reciente, que aparece en la edición del 27 de febrero de la Monthly Notices de la Royal Astronomical Society, los investigadores apuntaron a 42 galaxias activas cercanas con el satélite Newton XMM de la Agencia Espacial Europea para afinar la ubicación y las propiedades de los llamados “flujos ultra rápidas” – o los UFOs para más corto (por sus siglas en inglés de “ultra-fast outflows”). Las galaxias, que fueron seleccionadas del Catálogo All-Sky Survey producido por el satélite Rossi X-ray Timing Explorer de la NASA, fueron todas localizadas a menos de 1.3 miles de millones de años luz de distancia.
Los flujos de salida se presentaron en 40 por ciento de la muestra, lo que sugiere que son características comunes de galaxias impulsadas por agujeros negros. En promedio, la distancia entre las nubes y el centro del agujero negro es inferior a una décima parte de un año luz. Su velocidad promedio es casi del 14 por ciento de la velocidad de la luz, o casi 151 millones de kilómetros por hora, y el equipo estima que la cantidad de materia requerida para mantener la salida está cerca de una masa solar por año – comparable a la tasa de acumulación de estos agujeros negros.
“Aunque más lentos que los chorros de partículas, los UFOs tienen velocidades mucho más rápidas que otros tipos de flujos de salida galácticos, que los hacen mucho más poderosos”, Explicó Tombesi.
“Tienen el potencial para jugar un mayor papel en transmitir efectos de retroalimentación desde un agujero negro en la galaxia en general”.
Al eliminar masa que de otra manera caería en un agujero negro supermasivo, flujos ultra-rápidos de salida pueden poner frenos en su crecimiento. Al mismo tiempo, los UFOs pueden retirar
el gas de regiones de formación estelar en el bulto de la galaxia, alentando o incluso apagando la formación de estrellas al barrer las nubes de gas que representan el material bruto para estrellas nuevas. Tal escenario naturalmente explicaría la conexión observada entre el agujero negro de una galaxia activa y sus estrellas del bulto.
Tombesi y su equipo anticipó una mejora significativa en el entendimiento del papel de los flujos de salida ultra-rápidos con el lanzamiento del telescopio de rayos X Astro-H liderado por Japón, en la actualidad programado para el 2014. Mientras tanto, tiene la intención de enfocarse en la determinación de los mecanismos físicos detallados que dan lugar a los UFOs, un elemento importante en la comprensión del cuadro más grande de cómo se forman, desarrollan y crecen las galaxias activas.
Fuente
http://www.nasa.gov/ (en inglés)