Descubren uno de los agujeros negros más poderosos del Universo

Utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la Nasa, los astrofísicos han descubierto uno de los agujeros negros más poderosos de los que se han observado hasta el momento.

Este gigantesco agujero negro se fagocita enormes estructuras de gas caliente que lo circundan evitando la formación de miles de millones de estrellas que de otra manera se crearían en ese gas. Este gigantesco monstruo se encuentra en un cúmulo de galaxias denominado RX J1532.9 3021 (abreviado como RX J1532) cuyas coordenadas celestes son RA 15h 32m 53.80s y Dec +30° 20' 57.60".

La distancia a la que se encuentra desde la Tierra es de 3900 millones de años luz siendo este cúmulo de galaxias muy luminoso en la parte de rayos X del espectro electromagnético. Estos rayos X emitidos indicarían que la masa del cúmulo es muy grande, superando los mil millones de veces la masa de nuestra galaxia. En el centro del cúmulo se halla una galaxia elíptica la cual contiene al agujero negro en cuestión.

La gran cantidad de gas caliente hallado en el centro de la agrupación debería estar formando miles de millones de estrellas; pero los astrónomos no han observado tal cosa, sino la ausencia total de formación de estrellas.

En esta imagen se ve el agujero negro central, luminoso, junto con las dos 

cavidades. RX J1532.9 3021. Crédito a la imagen: 

Chandra X-Ray Observatory. NASA's flagship mission for X-ray astronomy

Este fenómeno se ha observado en muchos otros cúmulos, pero en RX J1532 se da el caso extremo. El enfriamiento del interior del cúmulo debe ser extremo para evitar la formación de estrellas. De los miles de cúmulos de galaxias observados hasta la fecha, solamente una docena de ellos son de la magnitud de RX J1532. Por ejemplo, el Phoenix Cluster es uno de ellos, donde, por el contrario, se han observado gran número de estrellas en formación en su núcleo.

¿Qué es lo que está impidiendo la formación de estrellas en RX J1532? 

Las imágenes del Observatorio de rayos X Chandra y Karl G. Jansky del NSF Very Large Array (VLA) han proporcionado una respuesta a esta pregunta. La imagen de rayos X muestra dos grandes cavidades en el gas caliente circundante a ambos lados de la galaxia central (ver en el link al pasar el ratón sobre la imagen). Esta imagen del Chandra ha sido especialmente procesada para enfatizar las cavidades donde ninguna estrella puede nacer. Ambas cavidades están alineadas con chorros vistos en imágenes de radio desde el Very Large Array. La ubicación del agujero negro supermasivo entre las cavidades es una fuerte evidencia de que los chorros generados por el agujero negro han perforado el gas caliente y lo han empujado a un lado, produciendo de esta manera la formación de las cavidades.

Frentes de choque (similares a los estampidos sónicos) causados por las cavidades en expansión y la liberación de energía por ondas sonoras que reverberan a través del gas caliente proporcionan una fuente de calor que impide que la mayor parte del gas se enfríe y evitan la formación de nuevas estrellas.

Las cavidades poseen cada una aproximadamente 100.000 años luz de diámetro, más o menos igual a la anchura de la galaxia de la Vía Láctea en la que habitamos. La potencia necesaria para generarlos es tan gigantesca que se da en más sólo en los cúmulos más grandes descubiertos. Por ejemplo, la potencia es casi 10 veces mayor que la requerida para crear las cavidades del conocido cúmulo de Perseo. La energía para alimentar estos chorros de materia es generada en el disco de acreción del agujero negro, lugar donde la materia cae hacia él y se genera la emisión de rayos X.

Formación de un agujero negro. Crédito: Andres Felipe Vasquez,

Universidad Nacional de Colombia.

Aunque esto es sólo aplicable a los agujeros negros ultramasivos, los más grandes que se han descubierto. Contrariamente, un agujero negro supermasivo como el que habita en la mayoría de los núcleo s de galaxias espirales, con masas del orden de los 10 mil millones de veces la del sol. Tal agujero negro ultramasivo debe ser capaz de producir chorros potentes sin consumir grandes cantidades de materia, lo que resulta en muy poca emisión de energía producto del material que cae a su interior.

Otra posible explicación es que el agujero negro tiene una masa sólo alrededor de mil millones de veces la del Sol, pero que está girando muy rápidamente. Un agujero negro en rápida rotación puede producir jets más poderosos que un agujero negro que gira lentamente y consumir la misma cantidad de materia. 

Una cavidad más distante se observa en un ángulo diferente respectos de los chorros de gas. Esta cavidad es probable que se haya formado a partir de un chorro particularmente energético proveniente del agujero negro. Esto plantea la pregunta de por qué esta cavidad no se alinea con los chorros y hay dos posibles explicaciones para ello. Una es que un movimiento a gran escala del cúmlo ha empujado a agujero negro hacia un lado, dejándolo fuera del foco de la emisión temprana, o que el agujero negro está en precesión, es decir, tambaleándose como un trompo.

Traducido y adaptado por Mariano Miguel Lanzi de Chandra X-Ray Observatory