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Un viento caliente energético del núcleo galáctico activo de baja luminosidad M81*
Los agujeros negros supermasivos del universo tragan gas a su alrededor. El gas que entra se denomina flujo de acreción de los agujeros negros. En un estudio publicado en Nature Astronomy, el grupo dirigido por el profesor YUAN Feng, del Observatorio Astronómico de Shangai (SHAO) de la Academia de Ciencias de China, junto con el grupo dirigido por el profesor LI Zhiyuan, de la Universidad de Nanjing, hallaron pruebas directas de la existencia de un viento caliente y energético lanzado desde el flujo de acreción caliente hacia un agujero negro supermasivo en débil acreción, lo que representa un paso hacia la comprensión de los procesos de acreción en torno a un agujero negro.
Existe un agujero negro supermasivo en casi todas las galaxias del universo. El gas que rodea al agujero negro se acreta y forma un disco de acreción. El disco de acreción emite una fuerte radiación, que es el origen de la radiación en la primera imagen de agujeros negros que se ha obtenido en 2019.
En función de la temperatura del gas, los flujos de acreción de los agujeros negros se dividen en dos tipos, los fríos y los calientes. Los estudios teóricos realizados por el grupo SHAO en los últimos diez años predijeron que deben existir fuertes vientos en los flujos de acreción calientes que suelen alimentar los núcleos galácticos activos de baja luminosidad (LLAGN). También se ha descubierto que estos vientos desempeñan un papel crucial en la evolución de las galaxias, según la simulación cosmológica de última generación Illustris-TNG. Sin embargo, resultaba difícil obtener pruebas observacionales directas de la existencia de estos vientos.
Los investigadores de este estudio han hallado sólidas pruebas observacionales de un flujo de salida energético procedente de M81*, un prototipo de LLAGN que reside en la galaxia espiral masiva cercana Messier 81, mediante el análisis de un espectro de rayos X de alta calidad. El espectro, que tiene una resolución y sensibilidad sin precedentes, fue tomado por el Observatorio de Rayos X Chandra en los años 2005-2006, pero permanecía inexplorado en cuanto al aspecto del viento hasta ahora.
El flujo de salida de M81* se evidencia por un par de líneas de emisión de Fe XXVI Lya que se desplazan cuasi-simétricamente hacia el rojo y el azul a una velocidad de la línea de visión de 2800 kilómetros por segundo, y una alta relación de líneas de Fe XXVI Lya a Fe XXV Ka que implica una temperatura de 140 millones de grados Kelvin del plasma emisor de líneas.
Para interpretar el plasma de alta velocidad y alta temperatura, los investigadores llevaron a cabo simulaciones magnetohidrodinámicas del flujo de acreción caliente en M81* y produjeron un espectro sintético de rayos X del viento lanzado desde el flujo de acreción caliente, tal y como predecían las simulaciones numéricas. Las líneas de emisión predichas coincidían con el espectro de Chandra, proporcionando pruebas de la existencia de un viento caliente. Se descubrió que la energía de este viento era lo suficientemente fuerte como para afectar al entorno cercano de M81*.
Este estudio reveló el vínculo que faltaba entre las observaciones y la teoría de los flujos de acreción calientes, así como las últimas simulaciones cosmológicas con retroalimentación de AGN.
Fuentes, créditos y referencias:
“An energetic hot wind from the low-luminosity active galactic nucleus
M81*” by Fangzheng Shi, Zhiyuan Li, Feng Yuan and Bocheng Zhu, 12 July
2021, Nature Astronomy.
DOI: 10.1038/s41550-021-01394-0