Los astrónomos han descubierto un puñetazo cósmico uno-dos como nunca antes se había visto. Dos de los fenómenos más poderosos del Universo, un agujero negro supermasivo, y la colisión de cúmulos de galaxias gigantes, se han combinado para crear un estupendo acelerador de partículas cósmicas.

Al combinar datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, el radiotelescopio gigante de Metrewave (GMRT) en India, Karl G. Jansky Very Large Array de la NSF, y otros telescopios, Los investigadores han descubierto lo que sucede cuando la materia expulsada por un agujero negro gigante es arrastrada por la fusión de dos enormes cúmulos de galaxias.

"Hemos visto cada uno de estos fenómenos espectaculares por separado en muchos lugares, ", dijo Reinout van Weeren del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (CfA) en Cambridge, Masa., quien dirigió el estudio que aparece en el número inaugural de la revista Astronomía de la naturaleza . "Esta es la primera vez, sin embargo, que los vimos claramente vinculados entre sí en el mismo sistema ".

Este doble golpe cósmico se encuentra en un par de cúmulos de galaxias en colisión llamados Abell 3411 y Abell 3412 ubicados a unos dos mil millones de años luz de la Tierra. Los dos grupos son muy masivos, cada uno pesa alrededor de un billón (o un millón de billones) de veces la masa del Sol.

La apariencia en forma de cometa de los rayos X detectados por Chandra es producida por el gas caliente de un grupo que atraviesa el gas caliente del otro grupo. Datos ópticos del Observatorio Keck y el telescopio Subaru de Japón, ambos en Mauna Kea, Hawai, detectó las galaxias en cada cúmulo.

Primero, al menos un giro, agujero negro supermasivo en uno de los cúmulos de galaxias produjo una rotación, embudo magnético herméticamente enrollado. Los poderosos campos electromagnéticos asociados con esta estructura han acelerado parte del gas entrante lejos de la vecindad del agujero negro en forma de energía, chorro de alta velocidad.

Luego, estas partículas aceleradas en el chorro se aceleraron de nuevo cuando encontraron ondas de choque colosales — versiones cósmicas de explosiones sónicas generadas por aviones supersónicos — producidas por la colisión de las nubes de gas masivas asociadas con los cúmulos de galaxias.

"Es casi como lanzar un cohete a la órbita terrestre baja y luego salir disparado del Sistema Solar por una segunda explosión de cohete, "dijo el coautor Felipe Andrade-Santos, también de la CfA. "Estas partículas se encuentran entre las partículas más energéticas observadas en el Universo, gracias a la doble inyección de energía ".

Este descubrimiento resuelve un misterio de larga data en la investigación de cúmulos de galaxias sobre el origen de hermosos remolinos de emisión de radio que se extienden por millones de años luz. detectado en Abell 3411 y Abell 3412 con el GMRT.

El equipo determinó que a medida que las ondas de choque viajan a través del cúmulo durante cientos de millones de años, las partículas doblemente aceleradas producen remolinos gigantes de emisión de radio.

"Este resultado muestra que una combinación notable de eventos poderosos genera estas fábricas de aceleración de partículas, que son los más grandes y poderosos del Universo, "dijo el coautor William Dawson del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore en Livermore, Calif. "Es un poco poético que haya sido necesaria una combinación de los observatorios más grandes del mundo para entender esto".

Estos resultados se presentaron en la 229a reunión de la reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense en Grapevine, TX. Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsonian en Cambridge, Massachusetts, controla las operaciones científicas y de vuelo de Chandra.