Cadena de estrellas jóvenes evidencia un agujero negro supermasivo en fuga
Por el Observatorio WM Keck
06 de abril de 2023.
Impresión de un artista de un agujero negro supermasivo fugitivo que fue expulsado de su galaxia anfitriona como resultado de una pelea entre él y otros dos agujeros negros. A medida que el agujero negro atraviesa el espacio intergaláctico, comprime gas tenue frente a él. Esto precipita el nacimiento de estrellas azules calientes. Esta ilustración se basa en las observaciones del Telescopio Espacial Hubble de una "estela" de estrellas de 200.000 años luz de largo detrás de un agujero negro que se escapa. Crédito: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI).
Los astrónomos han detectado un candidato a agujero negro supermasivo que se aleja de su galaxia de origen, atravesando el espacio a una velocidad de aproximadamente 6,5 millones de kilómetros por hora durante los últimos 39 millones de años.
Un equipo dirigido por la Universidad de Yale que utilizó el Telescopio Espacial Hubble de la NASA y el Observatorio WM Keck en Maunakea, Hawái, descubrió una raya inusual, muy delgada, casi recta, de estrellas jóvenes y gas impactado, posiblemente el rastro que dejó el agujero negro cuando escapó.
Los hallazgos se describen en un estudio publicado en The Astrophysical Journal Letters.
"Algo como esto nunca se ha visto en ninguna parte del Universo", dijo Pieter van Dokkum, profesor de astronomía y física en la Universidad de Yale y autor principal del estudio. "Sabemos desde hace mucho tiempo que existen agujeros negros supermasivos y se había predicho durante unos 50 años que a veces podrían ser expulsados de las galaxias. Si se confirma, esta sería la primera evidencia de un agujero negro supermasivo fuera de control, lo que prueba esta predicción".
Arriba a la izquierda: imagen F606W + F814W HST/ACS de la característica lineal y sus alrededores. Arriba a la derecha: vista ampliada de la imagen F606W. La característica muestra un punto brillante compacto en la punta estrecha y parece ensancharse hacia la galaxia. La característica y la galaxia están en el mismo corrimiento al rojo. La cinemática y las fuerzas de línea muestran variaciones complejas a lo largo de la característica. Crédito: The Astrophysical Journal Letters (2023). DOI: 10.3847/2041-8213/acba86.
El equipo de Van Dokkum detectó por primera vez la característica larga con el Telescopio Espacial Hubble de la NASA. Para verlo más de cerca, realizaron observaciones de seguimiento utilizando el espectrómetro de imágenes de baja resolución (LRIS) y el espectrógrafo Echellette de infrarrojo cercano (NIRES) del Observatorio Keck.
Los datos del Observatorio Keck revelaron que la racha de estrellas medía unos notables 200.000 años luz de longitud y se extendía desde una galaxia compacta y activa en formación de estrellas cuya luz tardó unos 7.600 millones de años en llegar a la Tierra. El rastro es casi la mitad de brillante que la galaxia anfitriona a la que está vinculado, lo que indica que contiene una gran cantidad de nuevas estrellas.
"Creemos que estamos viendo una estela detrás del agujero negro donde el gas se enfría y puede formar estrellas. Entonces, estamos viendo la formación de estrellas detrás del agujero negro", dijo van Dokkum. "Lo que estamos viendo son las secuelas. Al igual que la estela detrás de un barco, estamos viendo la estela detrás del agujero negro".
El Observatorio Keck también mostró un nudo brillante de gas ionizado en la parte superior de la estela, probablemente el sitio del propio agujero negro. Además, la galaxia de origen de la característica lineal parece carecer de un agujero negro en su centro, o al menos no tiene uno que se esté alimentando activamente de material y generando poderosos chorros de energía que los telescopios puedan detectar.
Si la estrecha estela de estrellas y gas fue creada por un agujero negro desalojado de su galaxia de origen, los astrónomos tienen una explicación probable para su historia de origen. Primero, se fusionan dos galaxias, ambas con un agujero negro supermasivo dentro de sus núcleos. Luego, mientras los agujeros negros zumban uno alrededor del otro en una danza binaria en el centro de la galaxia recién fusionada, un tercer agujero negro supermasivo dentro de otra galaxia se entromete en la pareja. La interacción del trío entre sí crea una situación inestable que genera suficiente velocidad para torpedear uno de los tres agujeros negros.
Como siguiente paso, van Dokkum y su equipo ahora buscan confirmar si su descubrimiento es, de hecho, un agujero negro fuera de control; han solicitado tiempo en el telescopio espacial James Webb de la NASA y el observatorio de rayos X Chandra para realizar observaciones de seguimiento.
Debido a que la racha lineal de estrellas recién nacidas y gas impactado es tan sorprendente, van Dokkum dice que debería ser sencillo encontrar otros objetos como este en los datos actuales y futuros, como con el próximo telescopio espacial Nancy Grace Roman de la NASA.
"Gran parte de lo que hacemos es probar hipótesis o refinar mediciones anteriores, pero a veces se produce un descubrimiento inesperado. Eso es raro, ¡pero es lo mejor!" dijo van Dokkum.
"Pasar de notar la racha y pensar 'oye, eso es raro' a este artículo fue increíblemente divertido y satisfactorio, ya que todos estábamos aprendiendo cada paso del camino", dijo el coautor Imad Pasha, estudiante graduado de la Universidad de Yale en el equipo de investigación de van Dokkum.
Fuente:
https://phys.org/news/2023-04-strange-streak-young-stars-evidence.html