Imágenes de radio del cielo han revelado cientos de agujeros negros "bebés" y supermasivos en galaxias distantes, con la luz de las galaxias rebotando de formas inesperadas.

Las galaxias son vastos cuerpos cósmicos, decenas de miles de años luz de tamaño, compuesto de gas, polvo, y estrellas (como nuestro Sol).

Dado su tamaño, esperaría que la cantidad de luz emitida por las galaxias cambiara lenta y constantemente, en escalas de tiempo mucho más allá de la vida de una persona.

Pero nuestra investigación, publicado en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society , encontró una población sorprendente de galaxias cuya luz cambia mucho más rápidamente, en solo unos años.

¿Qué es una radiogalaxia?

Los astrónomos creen que hay un agujero negro supermasivo en el centro de la mayoría de las galaxias. Algunos de ellos están "activos", lo que significa que emiten mucha radiación.

Sus poderosos campos gravitacionales atraen materia de su entorno y la desgarran en una rosquilla orbital de plasma caliente llamada "disco de acreción".

Este disco orbita el agujero negro casi a la velocidad de la luz. Los campos magnéticos aceleran las partículas de alta energía del disco en largos, corrientes delgadas o "chorros" a lo largo de los ejes de rotación del agujero negro. A medida que se alejan del agujero negro, estos chorros florecen en grandes nubes en forma de hongo o "lóbulos".

Toda esta estructura es lo que constituye una radiogalaxia, así llamado porque emite mucha radiación de radiofrecuencia. Pueden ser cientos miles o incluso millones de años luz de diámetro y, por lo tanto, pueden tardar eones en mostrar cambios dramáticos.

Los astrónomos han cuestionado durante mucho tiempo por qué algunas radiogalaxias albergan lóbulos enormes, mientras que otros permanecen pequeños y confinados. Existen dos teorías. Una es que los chorros son retenidos por material denso alrededor del agujero negro, a menudo denominados lóbulos frustrados.

Sin embargo, los detalles en torno a este fenómeno siguen siendo desconocidos. Todavía no está claro si los lóbulos solo están confinados temporalmente por un pequeño, entorno circundante extremadamente denso, o si están avanzando lentamente a través de un entorno más grande pero menos denso.

La segunda teoría para explicar los lóbulos más pequeños es que los chorros son jóvenes y aún no se han extendido a grandes distancias.

Los viejos son rojos los bebés son azules

Tanto las radiogalaxias jóvenes como las viejas pueden identificarse mediante un uso inteligente de la radioastronomía moderna:mirando su "color de radio".

Analizamos los datos de la encuesta GaLactic and Extragalactic All Sky MWA (GLEAM), que ve el cielo en 20 frecuencias de radio diferentes, dando a los astrónomos una vista incomparable de "radio color" del cielo.

De los datos, las galaxias de radio bebé aparecen azules, lo que significa que son más brillantes a frecuencias de radio más altas. Mientras tanto, las radiogalaxias viejas y agonizantes aparecen rojas y son más brillantes en las frecuencias de radio más bajas.

Identificamos 554 radiogalaxias bebés. Cuando observamos datos idénticos tomados un año después, nos sorprendió ver que 123 de estos rebotaban en su brillo, pareciendo parpadear. Esto nos dejó con un rompecabezas.

Algo más de un año luz de tamaño no puede variar tanto en brillo en menos de un año sin romper las leyes de la física. Entonces, o nuestras galaxias eran mucho más pequeñas de lo esperado, o algo más estaba sucediendo.

Afortunadamente, teníamos los datos que necesitábamos para averiguarlo.

Investigaciones anteriores sobre la variabilidad de las radiogalaxias han utilizado una pequeña cantidad de galaxias, datos de archivo recopilados de muchos telescopios diferentes, o se realizó utilizando una sola frecuencia.

Para nuestra investigación, encuestamos a más de 21, 000 galaxias durante un año en múltiples frecuencias de radio. Esto la convierte en la primera encuesta de "variabilidad espectral", permitiéndonos ver cómo las galaxias cambian de brillo a diferentes frecuencias.

Algunas de nuestras radiogalaxias bebés rebotantes cambiaron tanto durante el año que dudamos que sean bebés en absoluto. Existe la posibilidad de que estas radiogalaxias compactas sean en realidad adolescentes angustiados que se convierten rápidamente en adultos mucho más rápido de lo que esperábamos.

Si bien la mayoría de nuestras galaxias variables aumentaron o disminuyeron su brillo aproximadamente en la misma cantidad en todos los colores de radio, algunos no lo hicieron. También, 51 galaxias cambiaron tanto en brillo y color, lo que puede ser una pista sobre las causas de la variabilidad.

Tres posibilidades de lo que está pasando

1) Galaxias centelleantes

A medida que la luz de las estrellas viaja a través de la atmósfera de la Tierra, está distorsionado. Esto crea el efecto centelleante de las estrellas que vemos en el cielo nocturno, llamado "centelleo". La luz de las radiogalaxias en este estudio pasó a través de nuestra galaxia, la Vía Láctea, para llegar a nuestros telescopios en la Tierra.

Por lo tanto, el gas y el polvo dentro de nuestra galaxia podrían haberla distorsionado de la misma manera, resultando en un efecto centelleante.

2) Mirando hacia abajo del cañón

En nuestro Universo tridimensional, a veces, los agujeros negros disparan partículas de alta energía directamente hacia nosotros en la Tierra. Estas radiogalaxias se llaman "blazares".

En lugar de ver chorros largos y delgados y grandes lóbulos en forma de hongo, vemos los blazares como un punto brillante muy diminuto. Pueden mostrar una variabilidad extrema en escalas de tiempo breves, ya que cualquier pequeña expulsión de materia del propio agujero negro supermasivo se dirige directamente hacia nosotros.

3) Eructos de agujeros negros

Cuando el agujero negro supermasivo central "eructa" algunas partículas adicionales, forman un grupo que viaja lentamente a lo largo de los chorros. A medida que el grupo se propaga hacia afuera, lo podemos detectar primero en el "radio azul" y luego en el "radio rojo".

Por lo tanto, podemos estar detectando eructos de agujeros negros gigantes que viajan lentamente a través del espacio.

¿Hacia dónde ahora?

Esta es la primera vez que hemos tenido la capacidad tecnológica para realizar un estudio de variabilidad a gran escala sobre múltiples colores de radio. Los resultados sugieren que nuestra comprensión del cielo de radio es deficiente y quizás las galaxias de radio son más dinámicas de lo que esperábamos.

A medida que la próxima generación de telescopios se ponga en marcha, en particular el Square Kilometer Array (SKA), Los astrónomos construirán una imagen dinámica del cielo durante muchos años.

Mientras tanto, Vale la pena observar estas radiogalaxias de comportamiento extraño y vigilar de cerca a los bebés que rebotan, también.

Este artículo se ha vuelto a publicar de The Conversation con una licencia de Creative Commons. Lea el artículo original.