Los astrónomos han sido testigos de enormes agujeros negros que lanzan potentes rayos de partículas al espacio y luego cambian de objetivo y disparan contra nuevos objetivos celestes.
Este campo de tiro cósmico, que recuerda la destrucción del planeta Alderaan por la Estrella de la Muerte en Star Wars, podría ayudar a los científicos a determinar los impactos que los agujeros negros tienen en las galaxias circundantes y más allá.
El equipo detrás de las observaciones estudió 16 agujeros negros supermasivos en erupción utilizando el Observatorio de rayos X Chandra en órbita de la NASA y el Very Long Baseline Array (VLBA), un sistema de diez radiotelescopios robóticos que se operan de forma remota desde Socorro, Nuevo México. Esto permitió a los científicos descubrir que los chorros de agujeros negros supermasivos pueden cambiar de dirección hasta casi 90 grados.
“Hemos descubierto que alrededor de un tercio de los haces ahora apuntan en direcciones completamente diferentes a las anteriores”, explicó el jefe del equipo Francesco Ubertosi, de la Universidad de Bolonia. dijo en un comunicado. “Estos agujeros negros de la Estrella de la Muerte giran y apuntan a nuevos objetivos, como la estación espacial ficticia de Star Wars”.
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Impresión artística del agujero negro supermasivo de la galaxia M87 y su potente chorro. (Crédito de la imagen: S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF))
El equipo monitoreó la dirección en la que los agujeros negros supermasivos apuntaban sus chorros de partículas de alta energía, que eran expulsadas a velocidades cercanas a la de la luz cuando alcanzaban distancias de muchos años luz de sus fuentes. También utilizaron datos de rayos X de Chandra para examinar dos cavidades o “burbujas” en el gas interestelar que indicaban la dirección en la que se disparaban los chorros hace millones de años. La comparación de los dos conjuntos de datos les permitió determinar cómo los agujeros negros supermasivos habían reorientado sus chorros.
Esta reorientación tiene lugar en escalas de tiempo que van desde un millón de años hasta unas pocas decenas de millones de años. Puede parecer increíblemente lento, pero teniendo en cuenta cuánto tiempo han existido estos titanes cósmicos, es relativamente corto.
“Teniendo en cuenta que estos agujeros negros probablemente tengan más de 10 mil millones de años, consideramos que un gran cambio de dirección en unos pocos millones de años es rápido”, dijo Gerrit Schellenberger, miembro del equipo y científico del Centro de Astrofísica de Harvard y Smithsonian (CfA). “Cambiar la dirección de los rayos de un agujero negro gigante en aproximadamente un millón de años es análogo a cambiar la dirección de un nuevo acorazado en unos pocos minutos”.
Una imagen de los agujeros negros supermasivos en erupción de ABELL 478 y NGC 5044 vistos en rayos X y ondas de radio (Crédito de la imagen: Rayos X: NASA/CXC/Univ. de Bolonia/F. Ubertosi; Insets Radio: NSF/AUI/NRAO /VLBA; Imagen de campo amplio: Óptica/IR: Univ. de Hawaii/Pan-STARRS Procesamiento de imágenes: NASA/CXC/SAO/N.
Los chorros como aquellos en los que se centró el equipo detrás de esta investigación se crean cuando los agujeros negros supermasivos están rodeados por nubes aplanadas de materia llamadas discos de acreción. Estos platos de gas y polvo alimentan gradualmente de materia al agujero negro, pero no todo el material que contienen corre este destino.
Poderosos campos magnéticos alrededor de los agujeros negros supermasivos canalizan partículas cargadas hacia los polos de los agujeros negros, acelerándolos a velocidades que son una fracción significativa de la velocidad de la luz. Estas partículas son lanzadas como chorros gemelos en direcciones opuestas desde cada uno de los polos.
Cuando impactan con gas caliente en la galaxia que los rodea, los chorros imparten energía que evita que este gas se enfríe. Debido a que las estrellas se crean cuando el gas galáctico se enfría y forma acumulaciones excesivamente densas que colapsan bajo su propia gravedad, este proceso puede interrumpir la formación de estrellas en áreas de las galaxias. Si estos rayos atraviesan las galaxias a medida que cambian de orientación, aumentan el número de regiones en las que se puede impedir la formación de estrellas.
“Estas galaxias están demasiado distantes para saber si los rayos de los agujeros negros de la Estrella de la Muerte dañan las estrellas y sus planetas, pero estamos seguros de que impiden la formación de muchas estrellas y planetas”, afirma Ewan O, miembro del equipo e investigador del CfA. -dijo Sullivan.
Los investigadores también consideraron la posibilidad de que los chorros del agujero negro supermasivo no estén alineados con las cavidades porque el gas chapotea en los cúmulos galácticos, casi como vino en un vaso que gira en círculos. Este chapoteo de gas podría deberse a la colisión de dos galaxias en el cúmulo.
Sin embargo, el equipo descartó esta idea porque este deshielo se observa en cúmulos en los que los chorros de agujeros negros supermasivos están desalineados con las cavidades, y también en cúmulos en los que hay una alineación entre la orientación del haz y estas enormes burbujas de gas.
Una pregunta que el equipo no ha podido responder es cómo estos agujeros negros supermasivos pueden reorientar sus chorros en primer lugar. Los agujeros negros supermasivos están girando y sus rayos deberían alinearse con su eje de rotación, la línea imaginaria que también debería unir los polos del agujero negro.
Como se mencionó anteriormente, el material que alimenta el agujero negro también proporciona materia para los chorros. Una posibilidad es que a medida que el disco de acreción gira alrededor del agujero negro, la materia que caiga sobre él en diferentes ángulos que no son paralelos al disco podría desplazar el eje de rotación del agujero negro.
“Es posible que el material que cae rápidamente hacia los agujeros negros en un ángulo diferente y durante un tiempo suficiente arrastre sus ejes de rotación en una dirección diferente, provocando que los rayos apunten en una dirección diferente”, dijo Jan Vrtilek, miembro del equipo y científico del CfA.
La investigación del equipo se publica en La revista astrofísica.
2024-05-23 16:59:18
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