Los agujeros negros son como niños pequeños temperamentales. Se derrama comida todo el tiempo, pero el XMM-Newton de la ESA ha atrapado un agujero negro en el acto de "voltear la mesa" durante una comida por lo demás civilizada.
Este acto evita que la galaxia que rodea al agujero negro forme nuevas estrellas, lo que nos da una idea de cómo los agujeros negros y las galaxias coevolucionan.
En el corazón de toda gran galaxia se encuentra un agujero negro supermasivo, cuya inmensa gravedad atrae gas de su entorno. A medida que el gas gira en espiral hacia adentro, se acumula en un "disco de acreción" plano alrededor del agujero negro, donde se calienta y se ilumina. Con el tiempo, el gas más cercano al agujero negro pasa el punto de no retorno y es devorado.
Sin embargo, los agujeros negros sólo consumen una fracción del gas que gira hacia ellos. Mientras rodea un agujero negro, parte de la materia es arrojada de vuelta al espacio, de forma muy parecida a como un niño pequeño desordenado derrama gran parte de lo que hay en su plato.
En episodios más dramáticos, un agujero negro volteará toda la mesa:el gas del disco de acreción sale disparado en todas direcciones a velocidades tan altas que elimina el gas interestelar circundante. Esto no sólo priva al agujero negro de alimento, sino que también significa que no se pueden formar nuevas estrellas en una vasta región, lo que cambia la estructura de la galaxia.
Hasta ahora, este "viento de agujero negro" ultrarrápido sólo se había detectado procedente de discos de acreción extremadamente brillantes, que están en el límite de la cantidad de materia que pueden absorber. Esta vez, XMM-Newton detectó un viento ultrarrápido en un galaxia claramente promedio que se podría decir que era "sólo un refrigerio". El hallazgo se informa en The Astrophysical Journal Letters. .
"Se podrían esperar vientos muy rápidos si un ventilador se encendiera a su máxima potencia. En la galaxia que estudiamos, llamada Markarian 817, el ventilador se encendió a una potencia más baja, pero todavía se generaban vientos increíblemente energéticos". señala la investigadora universitaria Miranda Zak (Universidad de Michigan), quien jugó un papel central en esta investigación.
"Es muy poco común observar vientos ultrarrápidos, y aún menos común detectar vientos que tienen suficiente energía para alterar el carácter de su galaxia anfitriona. El hecho de que Markarian 817 produjera estos vientos durante alrededor de un año, sin estar en una particularmente activo, sugiere que los agujeros negros pueden remodelar sus galaxias anfitrionas mucho más de lo que se pensaba", añade el coautor Elias Kammoun, astrónomo de la Universidad Roma Tre, Italia.
Rayos X bloqueados por el viento
Los centros galácticos activos emiten luz de alta energía, incluidos rayos X. Markarian 817 llamó la atención de los investigadores porque estaba terriblemente silencioso. Mientras observaba la galaxia utilizando el observatorio Swift de la NASA, Miranda relata:"La señal de rayos X era tan débil que estaba convencido de que estaba haciendo algo mal".
Las observaciones posteriores realizadas con el telescopio de rayos X más sensible de la ESA, XMM-Newton, revelaron lo que realmente estaba sucediendo:los vientos ultrarrápidos provenientes del disco de acreción actuaban como una mortaja, bloqueando los rayos X enviados desde el entorno inmediato del agujero negro (llamado corona). Estas mediciones fueron respaldadas por observaciones realizadas con el telescopio NuSTAR de la NASA.
Un análisis detallado de las mediciones de rayos X mostró que, lejos de enviar una sola "bocanada" de gas, el centro de Markarian 817 produjo una tormenta racheada sobre una amplia zona del disco de acreción. El viento duró varios cientos de días y constaba de al menos tres componentes distintos, cada uno de los cuales se movía a varios por ciento de la velocidad de la luz.
Esto resuelve un enigma abierto en nuestra comprensión de cómo los agujeros negros y las galaxias que los rodean se influyen entre sí. Hay muchas galaxias (incluida la Vía Láctea) que parecen tener grandes regiones alrededor de sus centros en las que se forman muy pocas estrellas nuevas. Esto podría explicarse por los vientos de los agujeros negros que eliminan el gas de formación de estrellas, pero esto sólo funciona si los vientos son lo suficientemente rápidos, sostenidos durante el tiempo suficiente y son generados por agujeros negros con niveles típicos de actividad.
"Muchos de los problemas pendientes en el estudio de los agujeros negros son una cuestión de lograr detecciones a través de largas observaciones que se extienden a lo largo de muchas horas para detectar eventos importantes. Esto resalta la importancia primordial de la misión XMM-Newton para el futuro. Ninguna otra misión puede ofrecer la misma combinación de su alta sensibilidad y su capacidad para realizar observaciones prolongadas e ininterrumpidas", afirma Norbert Schartel, científico del proyecto XMM-Newton de la ESA.
Más información: Miranda K. Zak et al, Comentarios feroces en un estado oscurecido y sub-Eddington de Seyfert 1.2 Markarian 817, The Astrophysical Journal Letters (2024). DOI:10.3847/2041-8213/ad1407
Información de la revista: Cartas de revistas astrofísicas
Proporcionado por el Planetario de Chipre
