Astrónomos cuádruples espían cavidades de agujeros negros gigantes

Los científicos han descubierto cuatro enormes cavidades, o burbujas, en el centro de un cúmulo de galaxias utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. Este conjunto inusual de características puede ser el resultado de dos erupciones volcánicas de agujeros negros supermasivos que orbitan entre sí.

Los cúmulos de galaxias son las estructuras más grandes del universo que se mantienen unidas por la gravedad. Es una mezcla de cientos o incluso miles de galaxias individuales y cantidades masivas de gas caliente y materia oscura invisible. El gas caliente disperso en cúmulos tiene una masa mucho mayor que las propias galaxias y brilla intensamente con la luz de rayos X detectada por Chandra. Una gran galaxia suele estar ubicada en el centro de un cúmulo.

El nuevo estudio de Chandra del cúmulo de galaxias conocido como RBS 797, ubicado a unos 3.900 millones de años luz de la Tierra, ha revelado dos pares separados de cavidades que se extienden lejos del centro del cúmulo.

Este tipo de cavidades se han visto antes en otros cúmulos de galaxias. Los científicos creen que son el resultado de erupciones volcánicas de regiones cercanas a un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia central masiva. A medida que la materia sale volando del agujero negro como chorros en direcciones opuestas, sopla cavidades en el gas caliente. En RBS 797 se reveló que hay dos conjuntos de chorros perpendiculares entre sí.

«Creemos que sabemos lo que representa un par de cavidades, pero ¿qué sucede cuando un cúmulo de galaxias tiene dos pares en direcciones muy diferentes?» dijo Francesco Obertossi de la Universidad de Bolonia en Italia, quien dirigió el estudio Chandra.

Los astrónomos observaron previamente un par de huecos en dirección este-oeste en RBS 797, pero el par solo se detectó en dirección norte-sur en el Chandra New Watch, mucho más largo. La imagen más profunda utiliza casi cinco días del tiempo de observación de Chandra, en comparación con aproximadamente 14 horas de la observación original. Karl J. Jansky, Very Large Array de la National Science Foundation, ya había notado evidencia de dos pares de chorros como emisiones de radio, que se alinean con las cavidades.

¿Cómo se creó este cuarteto de cavidades? La respuesta más probable, según Obertussi y sus colegas, es que RBS 797 contiene un par de agujeros negros supermasivos que disparaban chorros en direcciones perpendiculares aproximadamente al mismo tiempo.

«Nuestra mejor idea es que un solo par de agujeros negros supermasivos dio lugar a un par de cavidades», dijo Miriam Getty, coautora también de la Universidad de Bolonia. «Si bien pensamos que los agujeros negros supermasivos pueden formar sistemas binarios, es muy raro observar ambos en una fase activa y, en este sentido, el descubrimiento de dos cavidades de soplado de agujeros negros cercanos en RBS 797 es extraordinario».

De hecho, las observaciones de radio con la Red europea VLBI (EVN) detectaron previamente dos fuentes puntuales de radio separadas solo por unos 250 años luz en RBS 797. Si ambas fuentes son agujeros negros supermasivos, se encuentran entre los pares más cercanos jamás descubiertos. los dos agujeros negros Deben continuar girando uno hacia el otro, generando cantidades masivas de ondas gravitacionalesY finalmente fusionarlo.

Hay otra posible explicación para los cuatro agujeros vistos en RBS 797. Este escenario involucra un solo agujero negro supermasivo, con chorros que de alguna manera logran girar en espiral en dirección muy rápidamente. El análisis de los datos de Chandra muestra que la diferencia de edad en las cavidades entre el este y el oeste y el norte y el sur es de menos de 10 millones de años.

“Si solo un agujero negro fuera responsable de estos cuatro caries, luego tendremos que rastrear la historia de su actividad. Los aspectos principales son cómo AvionesLa dirección ha cambiado rápidamente, y si esto está relacionado con cúmulo de galaxias El entorno o la física del agujero negro en sí, o incluso una combinación de los dos, dijo Fabrizio Brigenti, coautor de la Universidad de Bolonia.

El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de Rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla la ciencia desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.