Imágenes compuestas de galaxias Abell 644, a la izquierda, y la galaxia SDSS J1021 131. Crédito de la ilustración: Créditos: X-ray: NASA / CXC / Universidad del Noroeste / D.Haggard et al. Óptica: SDSSLa mayoría de las galaxias, incluida la nuestra, se cree que contiene un agujero negro supermasivo en su centro, con masas que van de millones a miles de millones de veces la masa del sol. Por razones no del todo entendidas, los astrónomos han encontrado que estos agujeros negros exhiben una gran variedad de niveles de actividad: desde latente a poco aletargado a prácticamente hiper.
Los agujeros negros supermasivos más activos producen los llamados "núcleos galácticos activos", o AGN, por empuje de grandes cantidades de gas. Este gas se calienta a medida que cae y brilla intensamente en rayos X.
"Hemos encontrado que sólo alrededor del uno por ciento de las galaxias con masas similares a la Vía Láctea contiene un agujero negro supermasivo en su fase más activa", dijo Daryl Haggard de la Universidad de Washington en Seattle, WA, y la Universidad de Northwestern en Evanston, IL , quien dirigió el estudio. "Tratar de averiguar cuántos de estos agujeros negros son activos en cualquier momento es importante para comprender cómo los agujeros negros crecen dentro de las galaxias y cómo este crecimiento se ve afectado por su entorno."
Este estudio incluye una encuesta llamada Proyecto Chandra de múltiples longitudes de onda, o Champ (Chandra Multiwavelength Project), que cubre 30 grados cuadrados del cielo, la mayor área de cielo de cualquier encuesta Chandra hasta la fecha. Combinando las imágenes de Chandra de rayos X con imágenes ópticas del Sloan Digital Sky Survey, fueron analizadas cerca de 100.000 galaxias. De ellas, unas 1.600 resultaron brillantes en rayos X, lo que indica una posible actividad AGN.
Sólo las galaxias a 1.600 millones de años luz de la Tierra podrían ser significativas en comparación con la Vía Láctea, a pesar que galaxias tan lejanas como 6.300 millones años luz también fueron estudiadas. En primer lugar se incluyeron galaxias aisladas o de "campo", pero no las galaxias en los cúmulos o grupos.
"Esta es la primera determinación directa de la fracción de las galaxias de campo en el universo local que contienen agujeros negros supermasivos activos", dijo el coautor Paul Green, del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica en Cambridge, MA. "Queremos saber con qué frecuencia estos agujeros negros gigantes estallan, ya que es cuando van a través de un importante crecimiento acelerado."
Una meta clave de los astrónomos es entender cómo la actividad AGN ha afectado el crecimiento de las galaxias. Una correlación sorprendente entre la masa del agujero negro gigante y la masa de las regiones centrales de la galaxia sugiere que el crecimiento de los agujeros negros supermasivos y sus galaxias anfitrionas están estrechamente vinculados. La determinación de la fracción AGN en el universo local es crucial para ayudar a modelar este crecimiento paralelo.
Uno de los resultados de este estudio es que la fracción de galaxias que contienen AGN depende de la masa de la galaxia. Las galaxias más masivas son más propensas a alojar AGN, mientras que las galaxias que poseen alrededor de un décimo de la masa de la Vía Láctea tienen una probabilidad diez veces más pequeña de contener un AGN.
Otro resultado es que una disminución gradual en la fracción AGN se ve en el tiempo cósmico desde el Big Bang, lo que confirma el trabajo realizado por otros. Esto implica que, o bien el suministro de combustible o el mecanismo de abastecimiento de combustible para el agujero negro está cambiando con el tiempo.
El estudio también tiene implicaciones importantes para la comprensión de cómo los barrios de las galaxias afecta el crecimiento de los agujeros negros, porque la fracción AGN para las galaxias de campo se encontró que era indistinguible de la de las galaxias en los cúmulos densos.
"Parece que los agujeros negros muy activos son raros, pero no antisociales," dijo Haggard. "Esta ha sido una sorpresa para algunos, pero podría proporcionar pistas importantes acerca de cómo el entorno afecta el crecimiento del agujero negro."
Es posible que la fracción AGN ha ido evolucionando con el tiempo cósmico en ambos grupos y en el campo, pero a ritmos diferentes. Si la fracción AGN en grupos comenzó superior a la de las galaxias de campo -como han insinuado algunos resultados- luego disminuyó más rápidamente, en algún momento la fracción del grupo sería aproximadamente igual a la fracción de campo. Esto puede explicar lo que se ve en el universo local.
La Vía Láctea contiene un agujero negro supermasivo conocido como Sagitario A * (Sgr A *, para abreviar). Aunque los astrónomos han sido testigos de alguna actividad de Sgr A * a través de Chandra y otros telescopios en los últimos años, ha sido en un nivel muy bajo. Si la Vía Láctea sigue las tendencias observadas en el estudio CHAMP, Sgr A * debe ser cerca de mil millones de veces más brillante en rayos X para aproximadamente el 1% del tiempo de vida restante del sol. Esta actividad es probable que haya sido mucho más común en el pasado distante.
Si Sgr A * se convierte en un AGN no sería una amenaza para la vida aquí en la Tierra, pero nos daría un show espectacular en rayos X y longitudes de onda de radio. Sin embargo, los planetas que estén mucho más cerca del centro de la Galaxia, o directamente en la línea de fuego, recibirían grandes cantidades de radiación potencialmente dañina.
Estos resultados fueron publicados en la edición de 10 de noviembre de la revista Astrophysical Journal. Otros co-autores del artículo fueron Scott Anderson de la Universidad de Washington, Anca Constantin de la Universidad James Madison, Aldcroft Tom y Kim Dong-Woo de Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics y Barkhouse Wayne de la Universidad de Dakota del Norte.
El Marshall Space Flight Center de la NASA, en Huntsville, Alabama, dirige el programa Chandra para la Ciencia Espacial de la NASA en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla la ciencia de Chandra y las operaciones de vuelo desde Cambridge, Massachusetts
Más información, incluyendo imágenes y otros contenidos multimedia, se puede encontrar en:
• http://chandra.harvard.edu
• http://chandra.nasa.gov
Fuente:
How Often Do Giant Black Holes Become Hyperactive?
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