Crédito de la imagen: Chandra.
Nuevas imágenes tomadas por el Observatorio de Rayos X Chandra muestran galaxias en una fase energética en su desarrollo. Los astrónomos creen que esta es solo una etapa en un ciclo más largo donde el gas se enfría para formar galaxias, que luego se fusionan y crean un agujero negro supermasivo. ¿Chorros de gas caliente salen disparados del agujero negro barriendo toda la materia, dando al gas la oportunidad de enfriarse? y luego el ciclo comienza de nuevo.
Las imágenes tomadas por el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA han revelado dos sitios de construcción cósmica distantes que están llenos de actividad. Este descubrimiento muestra cómo los agujeros negros supermasivos controlan el crecimiento de galaxias masivas en el universo distante.
Se detectaron rayos X en vastas nubes de partículas de alta energía alrededor de las galaxias 3C294 y 4C41.17, que están a 10 y 12 mil millones de años luz de la Tierra, respectivamente. Las partículas energéticas quedaron de eventos explosivos pasados que pueden rastrearse a través de los rayos X y los chorros de radio hasta los agujeros negros súper masivos ubicados en los centros de las galaxias.
"Estas galaxias están revelando una fase energética en la que un agujero negro súper masivo transfiere energía considerable al gas que rodea las galaxias", dijo Andrew Fabian, de la Universidad de Cambridge de Inglaterra, autor principal de un artículo sobre 3C294 que aparecerá en un próximo número del Monthly Avisos de la Royal Astronomical Society. "Esto parece ser crucial para explicar las propiedades desconcertantes de las galaxias actuales, especialmente aquellas que se agrupan en grandes cúmulos", dijo.
La imagen que está surgiendo es la de un gran ciclo cósmico. Una región densa de gas intergaláctico se enfría para formar varias galaxias más pequeñas, que se fusionan para formar una galaxia más grande con un agujero negro supermasivo. La galaxia y su agujero negro central continúan creciendo hasta que la energía generada por los chorros de la vecindad del voraz agujero negro detiene la caída de materia en el agujero negro. Millones de años después de que la actividad del jet disminuya, la materia continuará cayendo en el agujero negro y el ciclo comienza de nuevo.
Tanto 3C294 como 4C41.17 residen en regiones del espacio que contienen cantidades inusualmente altas de galaxias. El gas y las galaxias que rodean estas galaxias eventualmente colapsarán para formar cúmulos de galaxias, algunos de los objetos más masivos del universo. Aunque 3C294 y 4C41.17 crecerán a tamaños gigantescos, a través de la acumulación de materia circundante que forma cientos de miles de millones de estrellas, su crecimiento no se controla.
"Es como si la naturaleza tratara de imponer un límite de peso en el tamaño de las galaxias más masivas", dijo Caleb Scharf de la Universidad de Columbia, Nueva York, y autor principal de un artículo sobre 4C41.17 que se publicará en The Astrophysical Journal. “Las observaciones de Chandra nos han dado una pista importante sobre cómo ocurre esto. Los chorros de alta energía le dan a los agujeros negros súper masivos un alcance extendido para regular el crecimiento de estas galaxias ”, dijo.
En 3C294 y 4C41.17, los infiernos que giran en caliente alrededor de sus agujeros negros supermasivos han lanzado chorros magnetizados de partículas de alta energía identificadas por primera vez por radiotelescopios. Estos chorros, que también fueron detectados por Chandra, han barrido nubes de polvo y gas y han ayudado a desencadenar la formación de miles de millones de nuevas estrellas. Las nubes polvorientas y formadoras de estrellas de 4C41.17, la fuente más poderosa de radiación infrarroja jamás observada, están incrustadas en nubes de gas aún más grandes.
Los astrónomos utilizaron recientemente el Observatorio Keck para observar estas nubes más grandes, que tienen una temperatura de 10,000 grados. Estas nubes son material sobrante de la formación de la galaxia y deberían haberse enfriado rápidamente por la radiación en ausencia de una fuente de calor.
"Significativamente, las cálidas nubes de gas coinciden estrechamente con la mayor cantidad de emisión de rayos X", dijo Michiel Reuland, del Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, Livermore, California, coautor del artículo 4C41.17 y un artículo que describe el Observatorio Keck trabajo. "Los resultados de Chandra muestran que las partículas o radiación de alta energía pueden suministrar la energía necesaria para iluminar estas nubes", dijo.
La mayoría de los rayos X de 4C41.17 y 3C294 se deben a colisiones de electrones energéticos con el fondo cósmico de fotones producidos en el caliente universo primitivo. Debido a que estas galaxias están muy lejos, su radiación observada se originó cuando el universo era más joven y el fondo era más intenso. Este efecto mejora la radiación X y ayuda a los astrónomos a estudiar galaxias extremadamente distantes.
El Centro Marshall de Vuelo Espacial Marshall de la NASA, Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra. TRW, Inc., Redondo Beach, California, es el contratista principal de la nave espacial. El Centro de Rayos X Chandra del Smithsonian controla las operaciones científicas y de vuelo desde Cambridge, Massachusetts, para la Oficina de Ciencia Espacial, sede de la NASA, Washington.
Fuente original: Comunicado de prensa de la NASA
