La ilustración muestra una configuración probable de un sistema de lentes gravitacionales descubierto por OVRO. El 'mili-lente' se encuentra en o cerca de la galaxia espiral intermedia. La lente es manchas de aumento de material de chorro dentro de la galaxia activa PKS1413 + 135, pero las manchas son demasiado pequeñas para verse en la imagen de radio (arriba a la izquierda), tomada por MOJAVE. Solo cuando las manchas se alejan del núcleo amarillo se expanden y son visibles como las manchas rosadas en la imagen. Crédito:Anthony Readhead / Caltech / MOJAVE
Los astrónomos que utilizan el Radio Observatorio Owens Valley de Caltech (OVRO) han encontrado evidencia de un extraño sistema de lentes en el espacio, en el que un gran conjunto de estrellas amplía una galaxia mucho más distante que contiene un agujero negro supermasivo que arroja chorros. El descubrimiento proporciona la mejor vista hasta ahora de las gotas de gas caliente que salen disparadas de agujeros negros supermasivos.
"Hemos sabido de la existencia de estos grupos de material que fluyen a lo largo de los chorros de agujeros negros, y que se acerquen a la velocidad de la luz, pero no se sabe mucho sobre su estructura interna o cómo se lanzan, "dice Harish Vedantham, becario postdoctoral de Caltech Millikan. "Con sistemas de lentes como este, podemos ver los grupos más cerca del motor central del agujero negro y con mucho más detalle que antes ". Vedantham es el autor principal de dos nuevos estudios que describen los resultados en la edición del 15 de agosto de El diario astrofísico . El proyecto internacional está liderado por Anthony Readhead, el Profesor Robinson de Astronomía, Emeritus, y director de la OVRO.
Muchos agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias emiten chorros de gas que viajan cerca de la velocidad de la luz. La gravedad de los agujeros negros atrae material hacia ellos, pero parte de ese material termina expulsado del agujero negro en chorros. Los chorros están activos durante uno a 10 millones de años, cada pocos años, escupen masas adicionales de material caliente. Con el nuevo sistema de lentes gravitacionales, Estos grupos se pueden ver a escalas unas 100 veces más pequeñas que antes.
"Los grupos que estamos viendo están muy cerca del agujero negro central y son diminutos, de solo unos pocos días luz de diámetro. Creemos que estos pequeños componentes que se mueven a una velocidad cercana a la de la luz están siendo magnificados por una lente gravitacional en primer plano. galaxia espiral, "dice Readhead." Esto proporciona una resolución exquisita de una millonésima de segundo de arco, lo que equivale a ver un grano de sal en la Luna desde la Tierra ".
Un elemento crítico de este sistema de lentes es el propio lente. Los científicos piensan que esta podría ser la primera lente de masa intermedia, lo que significa que es más grande que las "micro" lentes previamente observadas que consisten en estrellas individuales y más pequeña que las lentes masivas bien estudiadas del tamaño de las galaxias. La lente descrita en el nuevo artículo, apodado un "mili-lente, "se cree que es alrededor de 10, 000 masas solares, y lo más probable es que consista en un cúmulo de estrellas. Una ventaja de una lente de tamaño mili es que es lo suficientemente pequeña como para no bloquear toda la fuente, lo que permite que los grupos de chorros se amplíen y se vean a medida que viajan, uno a uno, detrás de la lente. Y lo que es más, los investigadores dicen que la lente en sí es de interés científico porque no se sabe mucho sobre los objetos de este rango de masa intermedia.
Estos datos de OVRO (negro), así como el Observatorio de Radio Metsähovi (azul) y el Array Submilimétrico (rojo), muestra los dos eventos de lente gravitacional (sombreados en amarillo). La forma de U simétrica es el resultado del aparente brillo y desvanecimiento de los grupos de material disparados desde un agujero negro mientras atravesaban la lente gravitacional de aumento. Crédito:Harish Vedantham / Caltech
"Este sistema podría proporcionar un magnífico laboratorio cósmico tanto para el estudio de la lente gravitacional como para el funcionamiento interno del chorro nuclear en una galaxia activa, "dice Readhead.
Los nuevos hallazgos son parte de un programa OVRO para obtener observaciones dos veces por semana de 1, 800 agujeros negros supermasivos activos y sus galaxias anfitrionas, utilizando el telescopio de 40 metros de OVRO, que detecta las emisiones de radio de los objetos celestes. El programa se ha estado ejecutando desde 2008 en apoyo de la misión Fermi de la NASA, que observa las mismas galaxias en rayos gamma de mayor energía.
En 2010, los investigadores de OVRO notaron que sucedía algo inusual con la galaxia en el estudio, una galaxia activa llamada PKS 1413+ 135. Su emisión de radio se había iluminado, desteñido, y luego volvió a iluminarse de manera muy simétrica en el transcurso de un año. El mismo tipo de evento volvió a ocurrir en 2015. Después de un análisis cuidadoso que descartó otros escenarios, los investigadores concluyeron que el brillo general de la galaxia se debe probablemente a dos grupos sucesivos de alta velocidad eyectados por el agujero negro de la galaxia con unos años de diferencia. Los grupos viajaron a lo largo del chorro y se ampliaron cuando pasaron por detrás del mili-lente.
"Se han necesitado observaciones de una gran cantidad de galaxias para encontrar este objeto con las caídas simétricas en el brillo que apuntan a la presencia de una lente gravitacional, "dice el coautor Timothy Pearson, un científico investigador de alto nivel en Caltech que ayudó a descubrir en 1981 que los grupos de chorros viajan a una velocidad cercana a la de la luz. "Ahora estamos analizando detenidamente todos nuestros demás datos para tratar de encontrar objetos similares que puedan dar una vista ampliada de los núcleos galácticos".
El siguiente paso para confirmar los resultados de PKS 1413+ 135 es observar la galaxia con una técnica llamada interferometría de línea de base muy larga (VLBI), en el que los radiotelescopios de todo el mundo trabajan juntos para obtener imágenes de objetos cósmicos en detalle. Los investigadores planean utilizar esta técnica a partir de este otoño para observar la galaxia y su agujero negro supermasivo. que se espera que arroje otro grupo de material de chorro en los próximos años. Con la técnica VLBI, deberían poder ver el grupo extendido en un arco a través del cielo a través de los efectos de curvatura de la luz del mili-lente. La identificación de un arco confirmaría que, de hecho, una mili-lente está magnificando los grupos de chorros ultrarrápidos que salen de un agujero negro supermasivo.
"No podríamos hacer estudios como estos sin un observatorio universitario como el Owens Valley Radio Observatory, donde tenemos tiempo para dedicar un gran telescopio exclusivamente a un solo programa, "dijo Readhead.
Los dos estudios, noble, "Variabilidad acromática simétrica en galaxias activas:¿una nueva y poderosa sonda de lentes gravitacionales?" y "La curva de luz peculiar de J1415 + 1320:un estudio de caso en eventos de dispersión extrema, "se publican en El diario astrofísico .
