Nota de prensa

Un hambriento agujero negro devuelve a una galaxia a la oscuridad

15 de Septiembre de 2016

Un equipo internacional de astrónomos ha resuelto el misterio relacionado con un extraño cambio en el comportamiento de un agujero negro supermasivo situado en el centro de una galaxia distante. Lo han logrado utilizando datos obtenidos con el VLT (Very Large Telescope) de ESO, el telescopio espacial Hubble de NASA/ESA y el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. Parece que el agujero negro está viviendo tiempos difíciles y no se alimenta con el suficiente combustible como para hacer brillar a la galaxia.

Al parecer, muchas galaxias cuentan con un núcleo extremadamente brillante alimentado por un agujero negro supermasivo. Estos núcleos generan "galaxias activas", unos de los objetos más brillantes del universo. Se cree que brillan con tanta intensidad porque el material caliente refulge a medida que cae en el agujero negro, un proceso conocido como acreción. Esta luz brillante puede variar enormemente entre diferentes galaxias activas, por lo que los astrónomos las clasifican en varios tipos basándose en las propiedades de la luz que emiten [1].

Se ha observado que algunas de estas galaxias cambian drásticamente en el transcurso de tan solo 10 años: un abrir y cerrar de ojos en términos astronómicos. Sin embargo, la galaxia activa de este nuevo estudio, Markarian 1018, destaca por haber cambiado una segunda vez, volviendo a su clasificación inicial en los últimos cinco años. Ya antes se habían estudiado un puñado de galaxias que realizaban el cambio de ciclo completo, pero nunca se había podido estudiar con tanto detalle.

El descubrimiento de la naturaleza voluble de Markarian 1018 fue un subproducto del sondeo CARS (Close AGN Reference Survey), un proyecto de colaboración entre ESO y otras organizaciones para reunir información sobre 40 galaxias cercanas con núcleos activos. Observaciones rutinarias de Markarian 1018 llevadas a cabo con el instrumento MUSE (Multi-Unit Spectroscopic Explorer), instalado en el VLT (Very Large Telescope) de ESO, revelaron el sorprendente cambio en la emisión de luz de la galaxia.

"Nos sorprendimos al ver un cambio tan drástico y tan poco común en Markarian 1018", afirma Rebecca McElroy, autora principal del artículo donde se plasma el descubrimiento y estudiante de doctorado en la Universidad de Sydney y en el centro de investigación CAASTRO (ARC Centre of Excellence for All Sky Astrophysics).

Poder observar la galaxia justo tras haber empezado a desvanecerse fue una oportunidad inesperada para aprender lo que hace que estas galaxias se apaguen, tal y como declara Bernd Husemann, responsable del proyecto CARS y autor principal de uno de los dos artículos científicos relacionados con el descubrimiento: "Tuvimos la suerte de  detectar el evento sólo 3 o 4 años después de que comenzara la decadencia, de manera que pudimos poner en marcha campañas de seguimiento con el fin de estudiar detalles de la física de la acreción de galaxias activas que, de otra forma, no pueden estudiarse".

El equipo de investigación aprovechó al máximo esta oportunidad, haciendo que su prioridad fuera describir  en detalle el proceso que hace que Markarian 1018 cambie su brillo de manera tan violenta. El origen podría estar en varios eventos astrofísicos, pero se podía descartar la opción de un agujero negro absorbiendo y consumiendo una sola estrella [2] y poner en duda la posibilidad de oscurecimiento debido a gas intermedio [3]. Pero, tras la primera ronda de observaciones, el verdadero mecanismo responsable de la sorprendente variación de Markarian 1018 seguía siendo un misterio.

Sin embargo, el equipo obtuvo datos adicionales después de haber conseguido tiempo de observación con el telescopio espacial Hubble de NASA/ESA y el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. Con los nuevos datos de este conjunto de instrumentos fueron capaces de resolver el misterio: el agujero negro se desvanecía lentamente porque estaba siendo privado de material para su acreción.

"Es posible que esta inanición se deba a que se interrumpe el flujo de combustible", afirma Rebecca McElroy. "Una posibilidad intrigante es que esto podría deberse a las interacciones con un segundo agujero negro supermasivo". Esta opción (que se trate de un agujero negro binario) es bastante plausible para Markarian 1018, ya que la galaxia es el producto de una importante fusión de dos galaxias que, probablemente, contenían, cada una, un agujero negro supermasivo en su centro.

La investigación continúa estudiando los mecanismos que entran en acción en galaxias activas que, como Markarian 1018, cambian su apariencia. "El equipo tuvo que trabajar muy rápido para determinar qué estaba causando que Markarian 1018 volviera a la oscuridad", comenta Bernd Husemann. "Se están llevando a cabo campañas de monitorización con telescopios ESO y otras instalaciones que nos permitirá explorar con más detalle el emocionante mundo de los agujeros negros hambrientos y de las galaxias activas cambiantes".

Notas

[1] Las más brillantes de las galaxias activas son los quásares, donde el núcleo brillante eclipsa al resto de la galaxia. Otra clase, menos extrema, se conoce como galaxias Seyfert. Originalmente se desarrolló un método que utiliza el brillo y el espectro de emisión — el argumento de la fuerza de la radiación emitida a diferentes longitudes de onda — para distinguir entre dos tipos de galaxias Seyfert, tipo 1 y tipo 2, pero desde entonces se han introducido clasificaciones adicionales como galaxias Seyfert de tipo 1.9.

[2] Este evento de la interrupción de marea se produce cuando una estrella se acerca  demasiado a un agujero negro supermasivo y es destruida por la fuerza de marea gravitacional extrema. El resultado es un fuerte aumento en el brillo de la región central que declina lentamente durante un período de varios años. Las variaciones de brillo observadas en Markarian 1018 no coinciden con el perfil de un evento de este tipo.

[3] El oscurecimiento por gas puede afectar a la clasificación de una galaxia activa al bloquear la línea de visión: al acumularse el gas frente al brillante núcleo de la galaxia (como niebla frente a las luces de un coche), oscurece la luz que pasa a su través. Esto también afecta al espectro de la galaxia, cambiando tal vez su clasificación.

Información adicional

Este trabajo de investigación se ha presentado en dos artículos científicos titulados “Mrk 1018 returns to the shadows after 30 years as a Seyfert 1” y “What is causing Mrk 1018’s return to the shadows after 30 years?”. Ambos aparecen en las Letters de la revista Astronomy & Astrophysics.

El equipo está formado por B. Husemann (ESO, Garching, Alemania); T. Urrutia (Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam, Potsdam, Alemania); G. R. Tremblay (Centro Yale de Astronomía y Astrofísica, New Haven, EE.UU.); M. Krumpe (Instituto Leibniz de Astrofísica de Potsdam, Potsdam, Alemania); J. Dexter (Instituto Max Planck de Física Extraterrestre, Garching, Alemania); V. N. Bennert (Departamento de Física, Universidad Estatal Politécnica de California, Ee.UU.); G. Busch (I. Instituto de Física, Universidad de Colonia, Alemania); F. Combes (LERMA, Observatorio de París, Francia); S. M. Croom (Instituto de Astronomía de Sídney, Sídney, Australia & Centro ARC de Excelencia de Astrofísica All-sky); T. A. Davis (Escuela de Física & Astronomía, Universidad de Cardiff, Reino Unido); A. Eckart (I. Instituto de Física, Universidad de Colonia; Instituto Max Planck de Radioastronomía, Bonn, Alemania); R. E. McElroy (Instituto de Astronomía de Sídney, Sídney, Australia & Centro ARC de Excelencia de Astrofísica All-sky); M. Pérez-Torres (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada, España); M. Powell (Centro Yale de Astronomía y Astrofísica, New Haven, EE.UU.); y J. Scharwächter (Observatorio Gemini, Centro Norte de Operaciones, Hawái, EE.UU.).

ESO es la principal organización astronómica intergubernamental de Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Cuenta con el respaldo de dieciséis países: Alemania, Austria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Italia, Países Bajos, Polonia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza, junto con el país anfitrión, Chile. 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, actualmente el mayor proyecto astronómico en funcionamiento del mundo. Además, cerca de Paranal, en Cerro Armazones, ESO está construyendo el E-ELT (European Extremely Large Telescope), 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

• Artículo científico
• Fotos del VLT
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Esta es una traducción de la nota de prensa de ESO eso1631.