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Observan cómo agujeros negros alimentan estrellas en galaxias a grandes distancias

Científicos observaron como un viento de grandes proporciones cerca de un gigantesco agujero negro central en una galaxia lejana lanzó un torrente de gas frío al exterior a distancias equivalentes a miles de años luz.

Por Anastasia Gubin

Además dieron cuenta de cómo este hecho es capaz de influenciar la evolución de toda su galaxia anfitriona, destacó el estudio reportado por la NASA el 25 de marzo.

"Este es el primer estudio que conecta directa y activamente la ‘alimentación’ de un agujero negro de la galaxia con las características físicas que se encuentran en las escalas mucho más grandes", dijo el investigador principal, Francesco Tombesi, astrofísico en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, y la Universidad de Maryland College Park (UMCP).

Tombesi y su equipo usaron imágenes del satélite japonés Suzaku de rayos X y del Observatorio Espacial Herschel en infrarrojo, de la Agencia Espacial Europea.

Se enfocaron en la galaxia conocida como IRAS F11119 + 3257. "La galaxia está tan distante, que su luz ha estado viajando a nosotros durante 2,3 millones de años, o aproximadamente la mitad de la edad actual de nuestro sistema solar", informó la NASA.

"Detectamos el viento que surge de un disco luminoso de gas muy cerca del agujero negro, y mostramos que es responsable del viento de gas correspondiente a la formación de estrellas fuera de las regiones centrales de la galaxia", agregó el astrofísico.

Con el Observatorio Espacial Herschel en 2013 se identificó una fuerte salida de moléculas de hidroxilo y de otras moléculas que se mueven a cerca de 3.000.000 kilómetros por hora (Kph).

En mayo de 2013, usando el espectrómetro de rayos X de Suzaku, se observó un gas corriendo hacia fuera desde el disco de acreción más interno a 270 millones de kilómetros por hora (Kph), o aproximadamente un cuarto de la velocidad de la luz, muy cerca del borde del agujero negro.

En el presente estudio, Tombesi, Veilleux y sus colegas estimaron que este flujo de salida llega hasta 1000 años luz desde el centro de la galaxia y calcularon que elimina un gas suficiente para hacer 800 copias de nuestro Sol.

La imagen central es una representación artística que muestra una galaxia con gas interestelar en movimiento y bloques de construcción de nuevas estrellas. En el recuadro se ven las nuevas observaciones de rayos X por Suzaku que han identificado el viento que emana del disco de acreción del agujero negro.

“Cómo la mayoría de las galaxias, incluyendo nuestra propia Vía Láctea, la F11119 alberga [al centro] un agujero negro tamaño gigante, con un estimado de 16 millones de veces la masa del Sol. La actividad del agujero negro se alimenta de una colección rotativa de gas llamado disco de acreción, que es varios cientos de veces el tamaño de nuestro sistema planetario. Más cercano al agujero negro, la materia que lo orbita alcanza temperaturas de millones de grados y es en gran parte responsable de la enorme producción de energía de la galaxia, que supera el Sol de más de un billón de veces. La galaxia está fuertemente envuelta por el polvo, por lo que la mayor parte de esta emisión nos llega en forma de luz infrarroja”, destacan los astrofísicos.

Los agujeros negros crecen, cómo sus galaxias anfitrionas, al colisionar y fusionarse con sus galaxias y agujeros negros vecinos. Esto envía un flujo de gas hacia fuera del agujero negro resultante de la fusión.

El nuevo hallazgo permitió descubrir cómo los agujeros negros centrales alimentan una formación de estrellas a distancia. Sylvain Veilleux, profesor de astronomía en la Universidad de Maryland, destacó que “con el descubrimiento de poderosas flujos moleculares de gas frío en las galaxias con agujeros negros activos, comenzamos a descubrir la conexión”.

La explicación que dan es que se establece un gas frío y polvo en movimiento, dando lugar a la salida molecular y “también se calienta el polvo que envuelve a la galaxia, dando lugar a la formación de una onda de choque hacia el exterior en movimiento que barre el gas y el polvo adicional”.

Las galaxia F1119 se caracteriza por su luz infrarroja ultra-luminosa. Los astrónomos las llaman cuásares, un tipo de galaxia alimentada por un agujero negro con luminosidad extrema en una amplia gama de longitudes de onda.

El agujero negro consume gas lo más rápido posible y calienta el disco de acreción, lo que le permite producir alrededor del 80 por ciento de la energía que emite la galaxia, dijo el coautor Marcio Meléndez, investigador asociado en UMCP. "El disco es tan luminosa que parte del gas acelera lejos de él, creando el viento de rayos X que observamos”.

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