Telescopios de rayos X encuentran evidencia de agujeros negros errantes

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Crédito: Rayos X: NASA/CXC/UNH/D.Lin et al; Óptica: NASA/STScI

Los astrónomos han utilizado el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA y el Observatorio de Rayos XMM-Newton de la ESA para descubrir una fuente de rayos X extremadamente luminosa y variable ubicada fuera del centro de su galaxia madre. Este peculiar objeto podría ser un agujero negro errante que provenía de una pequeña galaxia que caía en una más grande.

Los astrónomos piensan que los agujeros negros supermasivos, con unas 100.000 a 10 mil millones de veces la masa del Sol, están en los centros de la mayoría de las galaxias. También hay evidencia de la existencia de los llamados agujeros negros de masa intermedia, que tienen masas más bajas que oscilan entre unas 100 y 100.000 veces la del Sol.

Ambos tipos de objetos se pueden encontrar lejos del centro de una galaxia después de una colisión y fusión con otra galaxia que contiene un agujero negro masivo. A medida que las estrellas, el gas y el polvo de la segunda galaxia se mueven a través de la primera, su agujero negro se mueve con ella.

Un nuevo estudio informa del descubrimiento de uno de estos agujeros negros "errantes" hacia el borde de la galaxia lenticular SDSS J141711.07+522540.8 (o, GJ1417+52 para abreviar), que se encuentra a unos 4,5 mil millones de años luz de la Tierra. Este objeto, conocido como XJ1417+52, fue descubierto durante largas observaciones de una región especial, la llamada Extended Groth Strip, con datos de XMM-Newton y Chandra obtenidos entre 2000 y 2002. Su brillo extremo hace probable que se trate de un agujero negro con una masa estimada en unas 100.000 veces la del Sol, suponiendo que la fuerza de radiación sobre la materia circundante sea igual a la fuerza gravitatoria.

El panel principal de este gráfico tiene una imagen de luz óptica de campo ancho del telescopio espacial Hubble. El agujero negro y su galaxia anfitriona se encuentran dentro de la caja en la parte superior izquierda. El recuadro de la izquierda contiene la vista de primer plano del Hubble de GJ1417+52. Dentro de este recuadro, el círculo muestra una fuente puntual en las afueras del norte de la galaxia que puede estar asociada con XJ1417+52.

El recuadro de la derecha es la imagen de rayos X de Chandra de XJ1417 +52 en púrpura, cubriendo la misma región que el primer plano del Hubble. Esta es una fuente puntual, sin evidencia de emisión prolongada de rayos X.

Las observaciones de Chandra y XMM-Newton muestran que la salida de rayos X de XJ1417+52 es tan alta que los astrónomos clasifican este objeto como una "fuente de rayos X hiperluminosa" (HLX). Estos son objetos que son de 10.000 a 100.000 veces más luminosos en rayos X que los agujeros negrosestelares, y de 10 a 100 veces más potentes que las fuentes de rayos X ultraluminosas, o ULXs.

En su pico, XJ1417+52 es aproximadamente diez veces más luminoso que la fuente de rayos X más brillante jamás vista para un agujero negro errante. También es unas 10 veces más distante que el anterior poseedor del récord de un agujero negro errante.

La brillante emisión de rayos X de este tipo de agujero negro proviene del material que cae hacia él. Los rayos X de XJ1417+52 alcanzaron el brillo máximo en los rayos X entre 2000 y 2002. La fuente no fue detectada en observaciones posteriores de Chandra y XMM obtenidas en 2005, 2014 y 2015. En general, el brillo de rayos X de la fuente ha disminuido en al menos un factor de 14 entre 2000 y 2015.

Los autores teorizan que el estallido de rayos X visto en 2000 y 2002 ocurrió cuando una estrella pasó demasiado cerca del agujero negro y fue desgarrada por las fuerzas de marea. Algunos de los desechos gaseosos se habrían calentado y se habrían vuelto brillantes en los rayos X a medida que caían hacia el agujero negro, causando el aumento en la emisión.

La ubicación y el brillo de la fuente óptica en la imagen del Hubble que puede estar asociada con XJ1417+52 sugieren que el agujero negro podría haber pertenecido originalmente a una pequeña galaxia que se arrasó en la galaxia GJ1417+52 más grande, eliminando la mayoría de las estrellas de la galaxia pero dejando atrás el agujero negro y sus estrellas circundantes en el centro de la pequeña galaxia. Si esta idea es correcta, las estrellas circundantes son las que se ven en la imagen del Hubble.

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