Los astrónomos han revelado que un brillante agujero negro supermasivo no está a la altura de las expectativas. Aunque es responsable de altos niveles de radiación y potentes chorros, este agujero negro gigante no es tan influyente como muchos de sus homólogos en otras galaxias.
Un nuevo estudio utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA examinó el cuásar más cercano a la Tierra que se encuentra en un cúmulo de galaxias. Los cuásares son una clase rara y extrema de agujeros negros supermasivos que atraen furiosamente material hacia adentro, produciendo radiación intensa y, a veces, potentes chorros. Conocido como H1821+643, este cuásar recientemente estudiado se encuentra a unos 3.400 millones de años luz de la Tierra y contiene un agujero negro que pesa alrededor de cuatro mil millones de veces el del Sol.
La mayoría de los agujeros negros supermasivos en crecimiento atraen material con menor rapidez que los de los quásares. Los astrónomos han estudiado el impacto de estos agujeros negros más comunes observando los que se encuentran en los centros de los cúmulos de galaxias. Los estallidos regulares de estos agujeros negros impiden que se enfríen las enormes cantidades de gas sobrecalentado en los que están incrustados, lo que limita la cantidad de estrellas que se forman en sus galaxias anfitrionas y la cantidad de combustible que se canaliza hacia el agujero negro.
Se sabe mucho menos sobre cuánta influencia tienen los quásares en los cúmulos de galaxias en su entorno.
"Hemos descubierto que el cuásar en nuestro estudio parece haber renunciado a gran parte del control impuesto por los agujeros negros de crecimiento más lento", dijo Helen Russell de la Universidad de Nottingham en el Reino Unido, quien dirigió el nuevo estudio. "El apetito del agujero negro no se corresponde con su influencia."
Para llegar a esta conclusión, el equipo utilizó Chandra para estudiar el gas caliente que envuelve H1821+643 y su galaxia anfitriona. Sin embargo, los brillantes rayos X del quásar dificultaron el estudio de los rayos X más débiles del gas caliente. .
"Tuvimos que eliminar con cuidado el resplandor de los rayos X para revelar cuál es la influencia del agujero negro", dijo el coautor Paul Nulsen del Centro de Astrofísica. Harvard y Smithsonian. "Entonces pudimos ver que en realidad está teniendo poco efecto en el entorno".
Utilizando Chandra, el equipo descubrió que la densidad del gas cerca del agujero negro en el centro de la galaxia es mucho mayor y las temperaturas del gas mucho más bajas que en regiones más lejanas. Los científicos esperan que el gas caliente se comporte así cuando hay poca o ninguna entrada de energía (que normalmente provendría de explosiones de un agujero negro) para evitar que el gas caliente se enfríe y fluya hacia el centro del cúmulo.
"El agujero negro gigante genera mucho menos calor que la mayoría de los demás en los centros de los cúmulos de galaxias", dijo la coautora Lucy Clews de la Open University del Reino Unido. "Esto permite que el gas caliente se enfríe rápidamente y forme nuevas estrellas, y también actúa como fuente de combustible para el agujero negro".
Los investigadores determinaron que el gas caliente, equivalente a unas 3.000 veces la masa del sol por año, se está enfriando hasta el punto de que ya no es visible en rayos X. Este rápido enfriamiento puede suministrar fácilmente suficiente material para las 120 masas solares de nuevas estrellas que se observan formarse en la galaxia anfitriona cada año, y las 40 masas solares consumidas por el agujero negro cada año.
El equipo también examinó la posibilidad de que la radiación del quásar esté causando directamente el enfriamiento del gas caliente del cúmulo. Esto implica que los fotones de luz del quásar colisionan con los electrones del gas caliente, lo que hace que los fotones se vuelvan más energéticos y los electrones pierdan energía y se enfríen. El estudio del equipo mostró que este tipo de enfriamiento probablemente esté ocurriendo en el grupo que contiene H1821+643, pero es demasiado débil para explicar la gran cantidad de enfriamiento de gas observado.
"Si bien este agujero negro puede tener un rendimiento deficiente al no bombear calor a su entorno, la situación actual probablemente no durará para siempre", dijo el coautor Thomas Braben de la Universidad de Nottingham. "Con el tiempo, el rápido consumo de combustible por parte del agujero negro debería aumentar la potencia de sus chorros y calentar fuertemente el gas. El crecimiento del agujero negro y su galaxia debería entonces disminuir drásticamente."
Un artículo que describe estos resultados ha sido aceptado en los Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society y también está disponible en arXiv servidor de preimpresión.
Más información: H. R. Russell et al, Un flujo de enfriamiento alrededor del cuásar de bajo corrimiento al rojo H1821+643, arXiv (2024). DOI:10.48550/arxiv.2401.03022
Información de la revista: arXiv , Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society
Proporcionado por la NASA
