Nota de prensa

Un agujero negro alimentado por un frío diluvio intergaláctico

8 de Junio de 2016

Un equipo internacional de astrónomos, utilizando el conjunto ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ha sido testigo de un evento de meteorología cósmica que nunca se había visto antes: un grupo de imponentes nubes de gas intergaláctico, lloviendo sobre el agujero negro supermasivo situado en el centro de una enorme galaxia que se encuentra a mil millones de años luz de la Tierra. Los resultados aparecen en la revista Nature el 09 de junio de 2016.

Las nuevas observaciones de ALMA constituyen la primera evidencia directa de que las frías y densas nubes pueden fusionarse a partir de caliente gas intergaláctico y sumergirse en el corazón de una galaxia para alimentar a su agujero negro supermasivo central. También remodela la visión que los astrónomos tenían sobre cómo se alimentan los agujeros negros supermasivos en un proceso conocido como acreción.

Anteriormente, los astrónomos creían que, en las galaxias más grandes, los agujeros negros supermasivos tenían una dieta lenta y constante de gas caliente ionizado proveniente del halo de la galaxia. Las nuevas observaciones de ALMA muestran que, cuando las condiciones meteorológicas intergalácticas son favorables, los agujeros negros también pueden darse un atracón de nubes gigantes de gas molecular muy frío en forma de grumosos y caóticos “aguaceros”.

"Aunque ha sido una predicción teórica importante en los últimos años, esta es una de las primeras pruebas que, sin ambigüedad, ofrecen una evidencia observacional de una lluvia fría y caótica alimentando a un agujero negro supermasivo", afirma Grant Tremblay, astrónomo de la Universidad de Yale en New Haven (Connecticut, Estados Unidos), ex compañero de ESO y autor principal del nuevo artículo. "Es emocionante pensar que, realmente, podríamos estar observando este aguacero, que abarca toda la galaxia, alimentando a un agujero negro cuya masa es de cerca de 300 millones de veces la del Sol".

Tremblay y su equipo utilizaron ALMA para estudiar un cúmulo de unas 50 galaxias inusualmente brillante, conocido como Abell 2597. En esencia es una galaxia elíptica masiva, y se conoce como el cúmulo de galaxias más brillante. Disperso uniformemente entre estas galaxias, encontramos una atmósfera difusa de gas ionizado caliente, que previamente fue observado con Chandra, el Observatorio de rayos X de la NASA.

"Este gas, que está muy muy caliente, puede enfriarse rápidamente, condensarse y precipitar de un modo muy parecido a lo que ocurre en la atmósfera de la Tierra cuando el aire cálido y húmedo genera nubes de lluvia y precipitaciones", explicó Tremblay. "Las nuevas nubes condensadas caen en forma de “lluvia” sobre la galaxia, impulsando la formación de estrellas y alimentando su agujero negro supermasivo”.

Cerca del centro de esta galaxia los investigadores descubrieron este escenario: tres enormes masas de gas frío escorándose hacia el agujero negro supermasivo situado en el núcleo de la galaxia a alrededor de un millón de kilómetros por hora. Cada nube contiene tanto material como un millón de soles y tiene un tamaño de decenas de años luz.

Normalmente, a estas escalas, los objetos serían difíciles distinguir a estas distancias cósmicas, incluso con la impresionante resolución de ALMA. Sin embargo, fueron delatados por las “sombras”  de miles de millones de años luz que proyectan hacia la Tierra [1].

Datos adicionales aportados por el conjunto National Science Foundation’s Very Long Baseline Array (un conjunto de antenas que utiliza interferometría de muy larga base),  indican que las nubes de gas observadas por ALMA están a tan solo 300 años luz del agujero negro central. En términos astronómicos, esencialmente se tambalean al borde de un punto en el que pueden ser devoradas.

Aunque ALMA solo fue capaz de detectar tres nubes de gas frío cerca del agujero negro, los astrónomos especulan que puede haber miles en las proximidades, proporcionando al agujero negro un constante aguacero que podría impulsar su actividad durante mucho tiempo.

Ahora, los astrónomos planean utilizar ALMA para buscar estas "tormentas" en otras galaxias con el fin de determinar si esta “meteorología” cósmica es tan común como sugiere la teoría actual.

Notas

[1] Las sombras se forman cuando las nubes de gas opaco que caen sobre el agujero negro bloquean una parte de la brillante luz de fondo en el rango milimétrico, emitida por los electrones que giran en espiral alrededor de campos magnéticos muy cercanos al agujero negro supermasivo central.

Información adicional

Este trabajo de investigación se ha presentado en el artículo científico titulado: “Cold, clumpy accretion onto an active supermassive black hole”, por Grant R. Tremblay et al., que aparece en la revista  Nature el 9 de junio de 2016.

El equipo está formado por Grant R. Tremblay (Universidad de Yale, New Haven, Connecticut, EE.UU.; ESO, Garching, Alemania); J. B. Raymond Oonk (ASTRON, Instituto de Radioastronomía de los Países Bajos, Dwingeloo, Países Bajos; Observatorio de Leiden, Universidad de Leiden, Leiden, Países Bajos); Françoise Combes (LERMA, Observatorio de París, Universidad de Investigación PSL, College de France, CNRS, Universidad de la Sorbona, París, Francia); Philippe Salomé (LERMA, Observatorio de París, Universidad de Investigación PSL, College de France, CNRS, Universidad de la Sorbona, París, Francia), Christopher O’Dea (Universidad de Manitoba, Winnipeg, Canadá; Instituto Rochester de Tecnología, Rochester, Nueva York, EE.UU.); Stefi A. Baum (Universidad de Manitoba, Winnipeg, Canadá; Instituto Rochester de Tecnología, Rochester, Nueva York, EE.UU.); G. Mark Voit (Universidad Estatal de Michigan, East Lansing, Michigan, EE.UU.); Megan Donahue (Universidad Estatal de Michigan, East Lansing, Michigan, EE.UU.); Brian R. McNamara (Universidad de Waterloo, Waterloo, Ontario, Canadá); Timothy A. Davis (Universidad de Cardiff, Cardiff, Reino Unido; ESO, Garching, Alemania); Michael A. McDonald (Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial, MIT, Cambridge, Massachusetts, EE.UU.); Alastair C. Edge (Universidad de Durham, Durham, Reino Unido); Tracy E. Clarke (Laboratorio de Investigación Naval de la División de Detección Remota, Washington DC, EE.UU.); Roberto Galván-Madrid (Instituto de Radioastronomía y Astrofísica, UNAM, Morelia, Michoacan, México; ESO, Garching, Alemania); Malcolm N. Bremer (Universidad de Bristol, Bristol, Reino Unido); Louise O. V. Edwards (Universidad de Yale, New Haven, Connecticut, EE.UU.), Andrew C. Fabian (Instituto de Astronomía, Universidad de Cambridge, Cambridge, Reino Unido); Stephen Hamer (LERMA, Observatorio de París, Universidad de Investigación PSL, College de France, CNRS, Universidad de la Sorbona, París, Francia); Yuan Li (Universidad de Michigan, Ann Arbor, Michigan, EE.UU. ); Anaëlle Maury (Laboratorio AIMParis-Saclay, CEA/DSM/Irfu CNRS, Universidad Paris Diderot, CE-Saclay, Gif-sur-Yvette, Francia); Helen Russell (Instituto de Astronomía, Universidad de Cambridge, Cambridge, Reino Unido); Alice C. Quillen (Universidad de Rochester, Rochester, Nueva York, EE.UU.); C. Megan Urry (Universidad de Yale, New Haven, Connecticut, EE.UU.); Jeremy S. Sanders (Instituto Max-Planck de Física Extraterrestre, Garching (Múnich, Alemania); y Michael Wise (ASTRON, Instituto de Radioastronomía de los Países Bajos, Dwingeloo, Países Bajos).

El conjunto ALMA, (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) es una instalación astronómica internacional fruto de la colaboración entre ESO, la Fundación Nacional para la Ciencia de EE.UU. (NSF, National Science Foundation) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS, National Institutes of Natural Sciences) en cooperación con la República de Chile. ALMA está financiado por ESO en nombre de sus países miembros; por la NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigación de Canadá (NRC, National Research Council) y el Consejo Nacional de Ciencias de Taiwán (NSC, National Science Council), y por el NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Astronomía y Ciencias Espaciales de Corea (KASI, Korea Astronomy and Space Science Institute).

La construcción y operaciones de ALMA están lideradas por ESO en nombre de sus países miembros; por el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO, National Radio Astronomy Observatory), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en América del Norte; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ, Observatorio Astronómico Nacional de Japón) en Asia Oriental. El Observatorio Conjunto ALMA (Observatorio Conjunto ALMA, JAO) proporciona al proyecto la unificación tanto del liderazgo como de la gestión de la construcción, puesta a punto y operaciones de ALMA.

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 de investigación
• Fotos de ALMA

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Correo electrónico: grant.tremblay@yale.edu

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Esta es una traducción de la nota de prensa de ESO eso1618.