Los agujeros negros supermasivos ocultos cobran vida gracias a las galaxias en curso de colisión.

11 de mayo de 2023

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por la Sociedad Astronómica Real

Los astrónomos han descubierto que los agujeros negros supermasivos ocultos por polvo tienen más probabilidades de crecer y liberar enormes cantidades de energía cuando están dentro de galaxias que se espera que colisionen con una galaxia vecina. El nuevo trabajo, liderado por investigadores de la Universidad de Newcastle, se publica en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. 

Las galaxias, incluida nuestra propia Vía Láctea, contienen agujeros negros supermasivos en sus centros. Tienen masas equivalentes a millones o incluso billones de veces la de nuestro Sol. Estos agujeros negros crecen "comiendo" gas que cae sobre ellos. Sin embargo, lo que impulsa que el gas se acerque lo suficiente a los agujeros negros para que esto suceda sigue siendo un misterio.

Una posibilidad es que cuando las galaxias están lo suficientemente cerca entre sí, es probable que sean atraídas gravitacionalmente hacia cada una y "fusionarse" en una galaxia más grande.

En las etapas finales de su viaje hacia un agujero negro, el gas se enciende y produce una enorme cantidad de energía. Esta energía se detecta típicamente utilizando luz visible o rayos X. Sin embargo, los astrónomos que llevan a cabo este estudio solo pudieron detectar los agujeros negros en crecimiento usando luz infrarroja. El equipo utilizó datos de diferentes telescopios, incluidos el Telescopio Espacial Hubble y el Telescopio Espacial Spitzer infrarrojo.

Los investigadores desarrollaron una nueva técnica para determinar cuán probable es que dos galaxias estén muy cerca entre sí y se espera que colisionen en el futuro. Aplicaron este nuevo método a cientos de miles de galaxias en el universo distante (observando galaxias formadas de 2 a 6 mil millones de años después del Big Bang) en un intento por comprender mejor el llamado "mediodía cósmico", un momento en que se espera que se haya producido la mayor parte del crecimiento de las galaxias y agujeros negros del universo.

Comprender cómo crecieron los agujeros negros durante este tiempo es fundamental en la investigación galáctica moderna, especialmente porque puede darnos una idea del agujero negro supermasivo situado dentro de la Vía Láctea y cómo evolucionó nuestra galaxia con el tiempo.

Dado que están tan lejos, solo un pequeño número de galaxias de mediodía cósmico cumplen con los criterios requeridos para obtener mediciones precisas de sus distancias. Esto dificulta mucho saber con alta precisión si dos galaxias están muy cerca una de la otra.

Este estudio presenta un nuevo método estadístico para superar las limitaciones anteriores de medir distancias precisas de galaxias y agujeros negros supermasivos en el mediodía cósmico. Aplica un enfoque estadístico para determinar las distancias de las galaxias utilizando imágenes en diferentes longitudes de onda y elimina la necesidad de mediciones de distancia espectroscópicas para galaxias individuales.

Se espera que los datos que lleguen del Telescopio Espacial James Webb en los próximos años revolucionen los estudios en el infrarrojo y revele aún más secretos sobre cómo estos agujeros negros polvorientos crecen.

Sean Dougherty, estudiante de posgrado en la Universidad de Newcastle y autor principal del estudio, dice: "Nuestro nuevo enfoque examina cientos de miles de galaxias lejanas con un enfoque estadístico y pregunta qué tan probable es que dos galaxias estén juntas y, por lo tanto, tengan un rumbo de colisión".

El Dr. Chris Harrison, coautor del estudio, dice: "Estos agujeros negros supermasivos son muy difíciles de encontrar porque la luz de rayos X, que los astrónomos han usado típicamente para encontrar estos agujeros negros en crecimiento, está bloqueada y no es detectada por nuestros telescopios. Pero estos mismos agujeros negros pueden ser encontrados usando luz infrarroja, que es producida por el polvo caliente que los rodea".

Agrega: "La dificultad para encontrar agujeros negros y establecer mediciones de distancia precisas explica por qué este resultado ha sido difícil de determinar en estas galaxias distantes del mediodía cósmico. Con JWST, esperamos encontrar muchos más de estos agujeros negros ocultos en crecimiento. JWST será mucho mejor para encontrarlos, por lo tanto, tendremos muchos más para estudiar, incluidos los que son más difíciles de encontrar. A partir de ahí, podemos hacer más para comprender el polvo que los rodea y descubrir cuántos están ocultos en galaxias distantes".

Journal information: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

Provided by Royal Astronomical Society