Nota de prensa

ALMA sondea los misterios de los chorros procedentes de agujeros negros gigantes

16 de Octubre de 2013

Dos equipos internacionales de astrónomos han utilizado las capacidades de ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) para estudiar en detalle los chorros que emiten los enormes agujeros negros del centro de las galaxias y observar cómo afectan a su entorno. Han logrado, por un lado, la mejor imagen obtenida hasta el momento del gas molecular que rodea a un agujero negro cercano y poco activo y, por otro, han captado un inesperado destello de la base de un potente chorro cercano a un agujero negro distante.

En el centro de casi todas las galaxias del universo hay agujeros negros supermasivos — con masas de más miles de millones de veces la masa del Sol —, incluso en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. En un pasado remoto, estos extraños objetos eran muy activos, engullendo enormes cantidades de material de sus alrededores, resplandeciendo con un brillo cegador y eyectando diminutas fracciones de esa materia a través de chorros extremadamente potentes. En el universo actual, la mayor parte de los agujeros negros supermasivos son mucho menos activos que en su juventud, pero la interacción entre los chorros y su entorno aún sigue moldeando a las galaxias.

Dos nuevos estudios publicados hoy en la revista Astronomy & Astrophysics, han utilizado ALMA para sondear los chorros de los agujeros negros a escalas muy diferentes: un agujero negro cercano y relativamente tranquilo en la galaxia NGC 1433 y un objeto muy distante y activo llamado PKS 1830-211.

"ALMA ha revelado la existencia de una sorprendente estructura espiral en el gas molecular cercano al centro de NGC 1433," afirma Françoise Combes (Observatorio de París, Francia), autora principal del primer artículo. "Esto explica cómo fluye el material hacia el interior para alimentar al agujero negro. Con estas nuevas y precisas observaciones de ALMA hemos descubierto un chorro de material que fluye fuera del agujero negro, extendiéndose solo unos 150 años luz. Es el chorro molecular de este tipo más pequeño observado hasta ahora en una galaxia externa".

El descubrimiento de este chorro, que está siendo arrastrado junto con el chorro desde el agujero negro central, muestra cómo este tipo de chorros pueden frenar la formación estelar y regular el crecimiento de los bulbos centrales de las galaxias [1].

En PKS 1830-211, Ivan Martí-Vidal (Universidad Chalmers de Tecnología, Observatorio Espacial de Onsala, Onsala, Suecia) y su equipo también han observado y agujero negro supermasivo con un chorro, pero este es mucho más brillante y activo y se encuentra en el Universo temprano [2]. Esto resulta inusual ya que su brillante luz, en su camino hacia la Tierra, topa con una galaxia masiva, dividiéndose en dos imágenes debido a la lente gravitatoria [3].

De vez en cuando, de repente los agujeros negros supermasivos engullen una gran cantidad de masa [4], lo que aumenta la potencia de los chorros y provoca que la radiación aumente a las energías más altas. Ahora, ALMA ha captado, por casualidad, uno de estos eventos en PKS 1830-211.

"Observar con ALMA  este caso de “indigestión” de un agujero negro ha sido totalmente casual. Estábamos observando PKS 1830-211 con otros fines y entonces detectamos sutiles cambios de color e intensidad en las lentes gravitatorias. Tras estudiar con detalle este comportamiento inesperado llegamos a la conclusión de que estábamos observando, por un golpe de suerte, en el momento adecuado, justo cuando nueva materia fresca entraba en la base del chorro del agujero negro", afirma Sebastien Muller, uno de los coautores del segundo artículo.

El equipo también quiso saber si este violento evento fue captado por otros telescopios y se sorprendieron al detectar una clara señal en rayos gamma gracias a las observaciones de  monitorización del satélite Fermi-LAT. El proceso que causó el aumento de radiación en longitudes de onda largas, captadas por ALMA, fue también el responsable del gran aumento de brillo en el chorro, alcanzando las energías más altas que pueden obtenerse en el Universo [5].

"Es la primera vez que se establece una conexión tan evidente entre los rayos gamma y las ondas de radio submilimétricas partiendo de la observación del chorro de un agujero negro", añade Sebastien Muller.

Las dos nuevas observaciones son solo el inicio de las investigaciones de ALMA en torno a los trabajos relacionados con los chorros de agujeros negros supermasivos, tanto cercanos como distantes. El equipo de Combes ya está estudiando otras galaxias activas cercanas con ALMA, y se espera que el singular objeto PKS 1830-211 sea el centro de muchas otras investigaciones futuras con ALMA y otros telescopios.

"Aún queda mucho por conocer acerca de cómo los agujeros negros pueden crear esos enormes y energéticos chorros de materia y radiación", concluye Ivan Martí-Vidal. “Pero los nuevos resultados, obtenidos incluso antes de que se completara la construcción de ALMA, muestran que es una potente herramienta, única para sondear estos chorros — ¡y los descubrimientos no han hecho más que empezar!".

Notas

[1] Este procesos, denominado retroalimentación (feedback en inglés), puede explicar la misteriosa relación entre la masa de un agujero negro en el centro de una galaxia y la masa del bulbo que lo rodea. El agujero negro acreta gas y crece de forma más activa, pero entonces produce chorros que limpian de gas las regiones circundantes y frenan la formación estelar, parándola.

[2] PKS 1830-211 tiene un desplazamiento al rojo de 2.5, lo cual significa que su luz ha tenido que viajar unos 11 billones de años antes de llegar hasta nosotros. La luz que vemos fue emitida cuando el Universo tenía tan solo un 20% de su edad actual. Haciendo una comparación, la luz de NGC 1433 solo tarda unos 30 millones de años en alcanzar la Tierra, un tiempo muy corto en términos galácticos.

[3] La teoría de la Relatividad General de Einstein predice que los rayos de luz se desviarán al pasar cerca de un objeto masivo como una galaxia. Este efecto se denomina lente gravitatoria y, desde su primera confirmación en 1979, se han descubierto numerosos efectos de lente gravitatoria. La lente puede crear múltiples imágenes además de distorsionar y aumentar las fuentes de luz del fondo.

[4] El material que cae podría ser una estrella o una nube molecular. Este tipo de evento, con una nube cayendo, ya ha sido observado en el centro de la Vía Láctea (eso1151, eso1332).

[5] Esta energía se emite como rayos gamma, la longitud de onda más corta y la energía más potente en forma de radiación electromagnética.

Información adicional

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una colaboración entre Europa, América del Norte y Asia Oriental  en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado en Europa por ESO, en América del Norte por la fundación Nacional de Ciencia de los Estados Unidos (NSF) en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC) y el Consejo Nacional de Ciencias (NSC) de Taiwán (NSC); y en Asia Oriental  por los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán.  La construcción y operaciones de ALMA en Europa están lideradas por ESO; en América del Norte por el National Radio Astronomy Observatory (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI); y en Asia Oriental por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ). El Joint ALMA Observatory (JAO) proporciona al proyecto la unificación tanto del liderazgo como de la gestión de la construcción, puesta a punto y operación de ALMA..

Estos trabajos de investigación se presentan en dos artículos, “ALMA observations of feeding and feedback in nearby Seyfert galaxies: an AGN-driven outflow in NGC1433”, por F. Combes et al., y “Probing the jet base of the blazar PKS 1830−211 from the chromatic variability of its lensed images: Serendipitous ALMA observations of a strong gamma-ray flare”, por I. Martí-Vidal et al. Ambos artículos aparecen en la revista Astronomy & Astrophysics.

El primer equipo está compuesto por F. Combes (Observatorio de París, Francia), S. García-Burillo (Observatorio de Madrid, España), V. Casasola (INAF–Instituto de Radioastronomía, Bolonia, Italia), L. Hunt (INAF–Observatorio Astrofísico de Arcetri, Florencia, Italia), M. Krips (IRAM, Saint Martin d’Hère, France), A. J. Baker (Rutgers, Universidad estatal de New Jersey, Piscataway, EE.UU.), F. Boone (CNRS, IRAP, Toulouse, Francia), A. Eckart (Universität zu Köln, Alemania), I. Márquez (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada, España), R. Neri (IRAM), E. Schinnerer (Instituto Max-Planck de Astronomía, Heidelberg, Alemania) y L. J. Tacconi (Instituto Max-Planck de Física Extraterrestre, Garching, Múnich, Alemania).

El segundo equipo está compuesto por I. Martí-Vidal (Universidad Chalmers de Tecnología, Observatorio Espacial de Onsala, Onsala, Suecia), S. Muller (Onsala), F. Combes (Observatorio de París, Francia), S. Aalto (Onsala), A. Beelen (Instituto de Astrofísica Espacial, Universidad Paris-Sur, Francia), J. Darling (Universidad de Colorado, Boulder, EE.UU.), M. Guélin (IRAM, Saint Martin d’Hère, Francia; Ecole Normale Supérieure/LERMA, París, Francia), C. Henkel (Instituto Max-Planck de Radioastronomía [MPIfR], Bonn, Alemania; Universidad King Abdulaziz, Jeddah, Arabia Saudí), C. Horellou (Onsala), J. M. Marcaide (Universidad de Valencia, España), S. Martín (ESO, Santiago, Chile), K. M. Menten (MPIfR), Dinh-V-Trung (Academia de Ciencia y Tecnología de Vietnam, Hanoi, Vietnam) y M. Zwaan (ESO, Garching, Alemania).

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de quince países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Holanda, Italia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza. ESO desarrolla un ambicioso programa centrado en el diseño, construcción y operación de poderosas instalaciones de observación terrestres que permiten a los astrónomos hacer importantes descubrimientos científicos. ESO también desarrolla un importante papel al promover y organizar la cooperación en investigación astronómica. ESO opera en Chile tres instalaciones de observación únicas en el mundo: La Silla, Paranal y Chajnantor. En Paranal, ESO opera el Very Large Telescope, el observatorio óptico más avanzado del mundo, y dos telescopios de rastreo. VISTA (siglas en inglés de Telescopio de Rastreo Óptico e Infrarrojo para Astronomía) trabaja en el infrarrojo y es el telescopio de rastreo más grande del mundo, y el VST (VLT Survey Telescope, Telescopio de Rastreo del VLT) es el telescopio más grande diseñado exclusivamente para rastrear el cielo en luz visible. ESO es el socio europeo de un revolucionario telescopio, ALMA, el proyecto astronómico más grande en desarrollo. Actualmente ESO está planificando el European Extremely Large Telescope, E-ELT, el telescopio óptico y de infrarrojo cercano de 39 metros, que llegará a ser “el ojo más grande del mundo para mirar el cielo”.

Las traducciones de las notas de prensa de ESO las llevan a cabo miembros de la Red de Divulgación de la Ciencia de ESO (ESON por sus siglas en inglés), que incluye a expertos en divulgación y comunicadores científicos de todos los países miembros de ESO y de otras naciones.

El nodo español de la red ESON está representado por J. Miguel Mas Hesse y Natalia Ruiz Zelmanovitch.

Enlaces

• Artículos científicos: Combes et al. & Marti-Vidal et al.
• Vídeo en el que se aprecia la indigestión cósmica del remoto agujero negro supermasivo PKS 1830-211, visto por ALMA
• Fotos del conjunto ALMA

Contactos

Françoise Combes
Observatoire de Paris, LERMA
Paris, France
Teléfono: +33 1 4051 2077
Correo electrónico: francoise.combes@obspm.fr

Ivan Martí-Vidal
Chalmers University of Technology
Onsala Space Observatory, Onsala, Sweden
Teléfono: +46 31 772 5557
Correo electrónico: ivan.marti-vidal@chalmers.se

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