ALMA observa diluvio intergaláctico alimentando agujero negro

8 Junio, 2016 / Tiempo de lectura: 8 minutes

Gracias al Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), un equipo internacional de astrónomos observó por primera vez un fenómeno climático cósmico: un cúmulo de nubes de gas intergaláctico fluyendo hacia el agujero negro supermasivo situado en el centro de una enorme galaxia a 1.000 millones de años luz de la Tierra. Estos resultados aparecerán en la revista especializada Nature el 9 de junio de 2016.

La nueva observación de ALMA constituye la primera prueba directa de que las nubes frías y densas se pueden fusionar a partir del gas intergaláctico caliente y caer directamente en el corazón de una galaxia para alimentar su enorme agujero negro central. También cambia las teorías de los astrónomos sobre la forma en que los agujeros negros supermasivos se alimentan, a través de un proceso conocido como acreción.

Hasta ahora, los astrónomos creían que en las galaxias más grandes los agujeros negros supermasivos se alimentaban de un flujo lento y constante de gas ionizado procedente del halo de la galaxia. Las nueva observación de ALMA muestra que, cuando se dan las condiciones climáticas, los agujeros negros también pueden tragar cúmulos gigantes y caóticos de nubes de gas molecular muy frío.

“Esta fría y caótica acreción ha sido una de las grandes predicciones teóricas de los últimos años, pero esta es una de las primeras pruebas claras que nos proporciona un observatorio sobre un agujero negro supermasivo que se alimenta de una fría y caótica ‘lluvia’ ”, afirma Grant Tremblay, astrónomo de la Universidad de Yale, en New Haven Connecticut, Estados Unidos, y autor principal del nuevo artículo. “Es muy alentador pensar que quizá estemos realmente observando una tormenta del tamaño de una galaxia mientras alimenta a un agujero negro que tiene una masa de aproximadamente 300 millones de veces la masa de nuestro Sol”.

Tremblay y su equipo usaron ALMA para observar un cúmulo particularmente brillante de aproximadamente 50 galaxias llamado Abell 2597. En su centro se encuentra una galaxia elíptica masiva conocida justamente como la galaxia más brillante del cúmulo Abell 2597. Y entre estas galaxias hay una difusa atmósfera de plasma caliente e ionizado, que se había detectado anteriormente con el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA.

“Este gas extremadamente caliente puede enfriarse y condensarse rápidamente, y luego precipitar de la misma forma en que el aire húmedo y caliente produce nubes y lluvia en la atmósfera de la Tierra”, agregó Tremblay; “al condensarse, estas nubes generan una lluvia sobre la galaxia que favorece la formación estelar y alimenta a su agujero negro supermasivo”.

Esto fue exactamente lo que observaron los investigadores cerca del centro de la galaxia: tres enormes nubes de gas frío fluyendo hacia el agujero negro supermasivo situado en el centro de la galaxia a una velocidad de 300 kilómetros por segundo, a aproximadamente un millón de kilómetros. Cada nube contiene material equivalente a un millón de veces nuestro Sol y se extiende por decenas de años luz.

Normalmente los objetos de este tamaño son difíciles de distinguir a tamaña distancia cósmica, incluso con el increíble poder de resolución de ALMA.

Sin embargo, su existencia fue revelada por las “sombras” de 1.000 millones de años luz de extensión que proyectan sobre la Tierra. Estas sombras, conocidas como sistemas de absorción, se formaron a medida que las nubes de gas, al desplazarse, fueron interrumpiendo el paso de la brillante luz de fondo emitida en ondas milimétricas por electrones que se mueven en espiral alrededor de campos magnéticos muy cerca del agujero negro supermasivo central.

De acuerdo con otros datos recabados por el Very Long Baseline Array, de la Fundación Nacional de Ciencia de EE.UU., las nubes de gas observadas por ALMA se encuentran a unos 300 años luz del agujero negro, prácticamente a punto de ser devoradas, en términos astronómicos.

Aunque ALMA solo detectó tres nubes de gas frío cerca del agujero negro, los astrónomos sostienen que puede haber miles de nubes parecidas en las cercanías que podrían seguir alimentando el agujero negro por mucho tiempo más.

Los astrónomos pretenden usar ALMA para seguir buscando estas “lluvias” en otras galaxias con el fin de determinar si se trata de un fenómeno tan común como lo sugiere la teoría actual.

El informe meteorológico cósmico ilustrado en esta representación artística muestra nubes de gas molecular frías condensándose alrededor de la galaxia más brillante del cúmulo Abell 2597. Las nubes se condensan a partir del gas caliente e ionizado que llena el espacio entre las galaxias y el cúmulo. Los nuevos datos obtenidos con ALMA muestran que estas nubes precipitan en dirección de la galaxia y caen en el agujero negro supermasivo ubicado en su centro. Créditos: NRAO/AUI/NSF; Dana Berry/SkyWorks; ALMA (ESO/NAOJ/NRAO). Música: Johan B. Monell | Descargar video

Información adicional

Los resultados de este estudio se publicaron en la revista Nature con el título “Cold, clumpy accretion onto an active supermassive black hole,” (‘Acreción fría y grumosa sobre agujero negro supermasivo activo’), firmado por Grant Tremblay et al., el 8 de junio de 2016.

El artículo científico original de este estudio se puede descargar aquí.

El equipo está compuesto por Grant R. Tremblay (Yale University, New Haven, Connecticut, EE.UU; ESO, Garching, Alemania), J. B. Raymond Oonk (ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy, Dwingeloo, Países Bajos; Leiden Observatory, Leiden University, Leiden, Paises Bajos), Françoise Combes (LERMA, Observatoire de Paris, PSL Research University, Collège de France, CNRS, Université de la Sorbonne, Paris, Francia), Philippe Salomé (LERMA, Observatoire de Paris, PSL Research University, College de France, CNRS, Université de la Sorbonne, Paris, Francia), Christopher O’Dea (University of Manitoba, Winnipeg, Canadá; Rochester Institute of Technology, Rochester, New York, EE.UU.), Stefi A. Baum (University of Manitoba, Winnipeg, Canadá; Rochester Institute of Technology, Rochester, New York, EE.UU.), G. Mark Voit (Michigan State University, East Lansing, Michigan, EE:UU:), Megan Donahue (Michigan State University, East Lansing, Michigan, EE:UU:), Brian R. McNamara (Waterloo University, Waterloo, Ontario, Canadá), Timothy A. Davis (Cardiff University, Cardiff, United Kingdom; ESO, Garching, Alemania), Michael A. McDonald (Kavli Institute for Astrophysics & Space Research, MIT, Cambridge, Massachusetts, EE.UU.), Alastair C. Edge (Durham University, Durham, Reino Unido), Tracy E. Clarke (Naval Research Laboratory Remote Sensing Division, Washington DC, EE.UU.), Roberto Galván-Madrid (Instituto de Radioastronomía y Astrofísica, UNAM, Morelia, Michoacán, México; ESO, Garching, Alemania), Malcolm N. Bremer (University of Bristol, Bristol, Reino Unido), Louise O. V. Edwards (Yale University, New Haven, Connecticut, EE.UU.), Andrew C. Fabian (Institute of Astronomy, Cambridge University, Cambridge, Reino Unido), Stephen Hamer (LERMA, Observatoire de Paris, PSL Research University, College de France, CNRS, Université de la Sorbonne, Paris, Francia) , Yuan Li (University of Michigan, Ann Arbor, Michigan, EE.UU.), Anaëlle Maury (Laboratoire AIM Paris-Saclay, CEA/DSM/Irfu CNRS, Université Paris - Diderot, CE-Saclay, Gif-sur-Yvette, Francia), Helen Russell (Institute of Astronomy, Cambridge University, Cambridge, Reino Unido), Alice C. Quillen (University of Rochester, Rochester, New York, EE.UU.), C. Megan Urry (Yale University, New Haven, Connecticut, EE.UU.), Jeremy S. Sanders (Max-Planck-Institut für extraterrestrische Physik, Garching bei München, Alemania), and Michael Wise (ASTRON, Netherlands Institute for Radio Astronomy, Dwingeloo, Paises Bajos).

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), una instalación astronómica internacional, es una asociación entre el Observatorio Europeo Austral (ESO), la Fundación Nacional de Ciencia de EE. UU. (NSF) y los Institutos Nacionales de Ciencias Naturales de Japón (NINS) en cooperación con la República de Chile. ALMA es financiado por ESO en representación de sus estados miembros, por NSF en cooperación con el Consejo Nacional de Investigaciones de Canadá (NRC) y el Ministerio de Ciencia y Tecnología de Taiwán (MOST), y por NINS en cooperación con la Academia Sinica (AS) de Taiwán y el Instituto de Ciencias Astronómicas y Espaciales de Corea del Sur (KASI).

La construcción y las operaciones de ALMA son conducidas por ESO en nombre de sus estados miembros; por el Observatorio Radioastronómico Nacional (NRAO), gestionado por Associated Universities, Inc. (AUI), en representación de Norteamérica; y por el Observatorio Astronómico Nacional de Japón (NAOJ) en nombre de Asia del Este. El Joint ALMA Observatory (JAO) tiene a su cargo la dirección general y la gestión de la construcción, así como la puesta en marcha y las operaciones de ALMA.