Crédito:Rayos X:NASA / CXC / MPE / J.Sanders et al .; Óptico:NASA / STScI; Radio:NSF / NRAO / VLA
En el centro del cúmulo de galaxias Centaurus, hay una gran galaxia elíptica llamada NGC 4696. Más profundo aún, hay un agujero negro supermasivo enterrado dentro del núcleo de esta galaxia.
Nuevos datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y otros telescopios han revelado detalles sobre este agujero negro gigante. ubicado a unos 145 millones de años luz de la Tierra. Aunque el agujero negro en sí no es detectado, Los astrónomos están aprendiendo sobre el impacto que tiene en la galaxia que habita y en el cúmulo más grande que lo rodea.
En algunas formas, este agujero negro se asemeja a un corazón que late que bombea sangre hacia el exterior del cuerpo a través de las arterias. Igualmente, un agujero negro puede inyectar material y energía en su galaxia anfitriona y más allá.
Al examinar los detalles de los datos de rayos X de Chandra, Los científicos han encontrado evidencia de repetidos estallidos de partículas energéticas en chorros generados por el agujero negro supermasivo en el centro de NGC 4696. Estos estallidos crean vastas cavidades en el gas caliente que llena el espacio entre las galaxias del cúmulo. Las ráfagas también crean ondas de choque, similar a las explosiones sónicas producidas por aviones de alta velocidad, que viajan decenas de miles de años luz a través del cúmulo.
Esta imagen compuesta contiene datos de rayos X de Chandra (rojo) que revelan el gas caliente en el cúmulo, y datos de radio de Karl G. Jansky Very Large Array (azul) de la NSF que muestran partículas de alta energía producidas por los chorros impulsados por un agujero negro. Los datos de luz visible del telescopio espacial Hubble (verde) muestran galaxias en el cúmulo, así como galaxias y estrellas fuera del cúmulo.
Los astrónomos emplearon un procesamiento especial para los datos de rayos X (que se muestran arriba) para enfatizar nueve cavidades visibles en el gas caliente. Estas cavidades están etiquetadas de la A a la I en una imagen adicional, y la ubicación del agujero negro está marcada con una cruz. Las cavidades que se formaron más recientemente están ubicadas más cerca del agujero negro, en particular los etiquetados como A y B.
Los investigadores estiman que estos agujeros negros estallan, o "beats", han ocurrido cada cinco a diez millones de años. Además de las escalas de tiempo enormemente diferentes, estos latidos también difieren de los latidos cardíacos humanos típicos en que no ocurren a intervalos particularmente regulares.
Un tipo diferente de procesamiento de los datos de rayos X (mostrado arriba) revela una secuencia de características curvas y aproximadamente igualmente espaciadas en el gas caliente. Estos pueden ser causados por ondas sonoras generadas por las repetidas explosiones del agujero negro. En un cúmulo de galaxias el gas caliente que llena el cúmulo permite que se propaguen las ondas sonoras, aunque a frecuencias demasiado bajas para que el oído humano las detecte. (Tenga en cuenta que ambas imágenes que muestran las cavidades etiquetadas y esta imagen se giran ligeramente en el sentido de las agujas del reloj hasta el compuesto principal).
Los astrónomos emplearon un procesamiento especial para los datos de rayos X de Chandra de NGC 4696 para enfatizar nueve cavidades visibles en el gas caliente. Estas cavidades están etiquetadas de la A a la I en una imagen adicional, y la ubicación del agujero negro está marcada con una cruz. Las cavidades que se formaron más recientemente están ubicadas más cerca del agujero negro, en particular los etiquetados como A y B. Crédito:NASA / CXC / MPE / J.Sanders et al.
Las características del cúmulo Centaurus son similares a las ondas que se ven en el cúmulo de galaxias Perseus. El tono del sonido en Centaurus es extremadamente profundo, correspondiente a un sonido discordante unas 56 octavas por debajo de las notas cerca del Do central. Esto corresponde a un tono ligeramente más alto (alrededor de una octava) que el sonido en Perseo. Las explicaciones alternativas para estas características curvas incluyen los efectos de la turbulencia o los campos magnéticos.
Las explosiones de agujeros negros también parecen haber levantado gas que se ha enriquecido en elementos generados en explosiones de supernovas. Los autores del estudio del cúmulo Centaurus crearon un mapa que muestra la densidad de elementos más pesados que el hidrógeno y el helio. Los colores más brillantes del mapa muestran las regiones con la mayor densidad de elementos pesados y los colores más oscuros muestran las regiones con una menor densidad de elementos pesados. Por lo tanto, las regiones con la mayor densidad de elementos pesados se encuentran a la derecha del agujero negro. Una menor densidad de elementos pesados cerca del agujero negro es consistente con la idea de que el gas enriquecido ha sido extraído del centro del cúmulo por la actividad explosiva asociada con el agujero negro. La energía producida por el agujero negro también puede evitar que la enorme reserva de gas caliente se enfríe. Esto ha impedido que se formen un gran número de estrellas en el gas.
Un tipo diferente de procesamiento de los datos de rayos X de Chandra de NGC 4696 revela una secuencia de características curvas y aproximadamente igualmente espaciadas en el gas caliente. Estos pueden ser causados por ondas sonoras generadas por las repetidas explosiones del agujero negro. En un cúmulo de galaxias el gas caliente que llena el cúmulo permite que se propaguen las ondas de sonido, aunque a frecuencias demasiado bajas para que el oído humano las detecte. Crédito:NASA / CXC / MPE / J.Sanders et al.
Un artículo que describe estos resultados se publicó en la edición del 21 de marzo de 2016 de la Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society y está disponible en línea. El primer autor es Jeremy Sanders del Instituto Max Planck de Física Extraterrestre en Garching, Alemania.
