Los astrónomos han descubierto una de las erupciones de un agujero negro más poderosas jamás registradas. Esta megaexplosión que ocurrió hace miles de millones de años puede ayudar a explicar la formación de un sorprendente patrón de cúmulos de estrellas alrededor de dos galaxias masivas, que se asemejan a cuentas atadas a un hilo.

Este descubrimiento se realizó en el sistema conocido como SDSS J1531+3414 (SDSS J1531 para abreviar), que se encuentra a 3.800 millones de años luz de la Tierra. Para este estudio se utilizaron varios telescopios, incluido el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el Low Frequency Array (LOFAR), un radiotelescopio.

SDSS J1531 es un cúmulo de galaxias masivo que contiene cientos de galaxias individuales y enormes reservas de gas caliente y materia oscura. En el corazón de SDSS J1531, dos de las galaxias más grandes del cúmulo están chocando entre sí.

Rodeando a estos gigantes fusionados hay un conjunto de 19 grandes cúmulos de estrellas, llamados supercúmulos, dispuestos en una formación de "S" que se asemeja a cuentas en una cuerda. Un equipo de astrónomos utilizó datos ópticos, de radio y de rayos X para desentrañar cómo se formó probablemente esta inusual cadena de cúmulos de estrellas.

Su descubrimiento de evidencia de una antigua erupción titánica en SDSS J1531 proporcionó una pista vital. La erupción probablemente ocurrió cuando el agujero negro supermasivo en el centro de una de las grandes galaxias produjo un chorro extremadamente poderoso. A medida que el chorro se movía por el espacio, empujó el gas caliente circundante lejos del agujero negro, creando una cavidad gigantesca.

Osase Omoruyi, quien dirigió el estudio en el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, comparó el hallazgo de esta cavidad con desenterrar un fósil enterrado. "Ya estamos observando este sistema tal como existía hace cuatro mil millones de años, poco después de que se formara la Tierra", dijo. "Esta antigua cavidad, un fósil del efecto del agujero negro en la galaxia anfitriona y sus alrededores, nos habla de un evento clave que ocurrió casi 200 millones de años antes en la historia del cúmulo".

La evidencia de una cavidad proviene de "alas" de emisión de rayos X brillantes, vistas con Chandra, rastreando gas denso cerca del centro de SDSS J1531. Estas alas forman el borde de la cavidad y el gas menos denso que se encuentra en el medio es parte de la cavidad. LOFAR muestra ondas de radio de los restos de las partículas energéticas del jet que llenan la cavidad gigante. En conjunto, estos datos proporcionan evidencia convincente de una antigua y masiva explosión.

Los astrónomos también descubrieron gas frío y caliente ubicado cerca de la abertura de la cavidad, detectado con el Atacama Large Millimeter and submillimeter Array (ALMA) y el Gemini North Telescope, respectivamente. Argumentan que parte del gas caliente expulsado del agujero negro finalmente se enfrió para formar gas frío y caliente. El equipo cree que los efectos de las mareas de las dos galaxias fusionadas comprimieron el gas a lo largo de trayectorias curvas, lo que llevó a que los cúmulos de estrellas se formaran con el patrón de "cuentas en una cuerda".

"Hemos reconstruido una secuencia probable de eventos en este cúmulo que ocurrieron en una amplia gama de distancias y tiempos. Comenzó con el agujero negro de una pequeña fracción de un año luz de diámetro, formando una cavidad de casi 500.000 años luz de ancho, " dijo el coautor Grant Tremblay, también del CfA. "Este único evento puso en marcha la formación de los jóvenes cúmulos de estrellas casi 200 millones de años después, cada uno de unos pocos miles de años luz de diámetro."

Omoruyi y sus colegas sólo ven ondas de radio y una cavidad de un chorro, pero los agujeros negros suelen disparar dos chorros en direcciones opuestas. El equipo ha observado emisiones de radio más alejadas de las galaxias que podrían ser restos de un segundo chorro, pero no están asociadas con una cavidad detectada. Suponen que las señales de radio y rayos X de la otra erupción podrían haberse desvanecido hasta el punto de ser indetectables.

"Creemos que nuestra evidencia de esta enorme erupción es sólida, pero más observaciones con Chandra y LOFAR aclararían el caso", dijo Omoruyi. "Esperamos aprender más sobre el origen de la cavidad que ya hemos detectado y encontrar la que se espera al otro lado del agujero negro."

La investigación se publica en The Astrophysical Journal .

Más información: Osase Omoruyi et al, Formación estelar "Cuentas en una cuerda" vinculada a uno de los estallidos de núcleo galáctico activo más poderosos observados en un cúmulo de galaxias de núcleo frío, The Astrophysical Journal (2024). DOI:10.3847/1538-4357/ad1101

Información de la revista: Revista Astrofísica , arXiv

Proporcionado por el Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica