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| Una ilustración que muestra un agujero negro expulsado del centro de una galaxia, mientras un rastro de gas brillante lo sigue (Crédito de la imagen: Universidad de Keio) |
Según investigadores de Canadá, Australia y Estados Unidos (CGM), existen pruebas de que un agujero negro supermasivo rebelde está surcando el espacio e interactuando con el medio circungaláctico. Además, el gigante está provocando ondas de choque e iniciando la formación de estrellas.
La identificación de los agujero negro supermasivo (SMBH) en pista es de evidente interés, pero difícil. Hay varias formas de que un agujero negro supermasivo (SMBH) escape del centro de una galaxia. El primer paso es siempre una fusión de galaxias, formando un SMBH binario. Si un tercer SMBH llega al centro de la galaxia antes de que el binario se fusione, una interacción de tres cuerpos puede impartir una gran velocidad a uno de los SMBH que lo lleve a escapar del núcleo.
Sin embargo, a pesar de sus fundamentos teóricos, es difícil localizar estos SMBH rebeldes. En 2021, los astrónomos descubrieron uno de los principales contendientes, a 230 millones de años luz de distancia.
Los autores observaron un movimiento y una velocidad inusuales, lo que indicaba una perturbación reciente. Sin embargo, no pudieron determinar si habían presenciado un evento de retroceso de ondas gravitacionales, un sistema de doble agujero negro o una fusión de galaxias en curso.
Los astrónomos pueden detectar un SMBH fuera de control por varios métodos. El método más sencillo es si el agujero puede reconocerse por su luminosidad como un núcleo galáctico activo que absorbe el material.
Los científicos señalaron: "Para tales objetos, la presencia de un SMBH no está en duda, pero puede ser difícil determinar si son agujeros negros 'desnudos' o núcleos de galaxias en fusión".
Otra forma es la masa estelar que el agujero negro arrastra tras de sí. Cuando un SMBH es expulsado, algunas estrellas son arrastradas por su poderosa fuerza gravitatoria. Sin embargo, la falta de luminosidad de un AGN hace difícil distinguir a distancia el agujero y sus estrellas compañeras.
El impacto de un presunto SMBH en el gas difuso del medio circungaláctico (CGM) al atravesarlo es una tercera técnica que permite a los astrónomos identificarlo.
Los científicos señalan que "la interacción de un agujero negro supermasivo desbocado con el CGM puede dar lugar a la formación de una estela de gas en estado de choque y estrellas jóvenes detrás de él". Su artículo informa del descubrimiento fortuito de una característica lineal en imágenes de la Advanced Camera for Surveys del Hubble que podría ser una de estas estelas."
Un SMBH crea un frente de choque y una estela considerable a su paso por el hidrógeno ionizado del CGM. Las nubes de gas chocado pueden enfriarse y formar estrellas que se asemejan a nudos en la estela posterior. Los científicos examinaron tres de los nudos lineales y determinaron su edad y metalicidad.
Según la teoría y la simulación, las estrellas más jóvenes formadas en la estela deberían tener menos de 30 millones de años. Los tres nudos se encuentran dentro del rango de edad sugerido por los modelos, según las mediciones de sus atributos realizadas por los investigadores. Además, sus metalicidades y contenidos de polvo se sitúan dentro de ese rango.
Si la galaxia anfitriona expulsó un SMBH, la galaxia debería mostrar signos de perturbación. Los SMBH son extraordinariamente masivos, y tanta masa no puede desplazarse por una galaxia sin darle forma. El equipo examinó la galaxia que engendró el SMBH y observó que su morfología estaba alterada.
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| Un esquema de cinco pasos que muestra dos agujeros negros en una asociación binaria antes de que un tercer agujero negro se entrometa, rompiendo el equilibrio en el centro de la galaxia y enviando uno de los agujeros negros al espacio intergaláctico. El panel 6 muestra el rastro gaseoso observado en el nuevo estudio. (Crédito de la imagen: van Dokkum et al.) |
Los científicos señalaron: "Sin embargo, existe otra posible explicación para la característica lineal. Podría tratarse de un chorro de agujero negro en lugar de un SMBH rebelde. En las condiciones adecuadas, los chorros de los agujeros negros también pueden provocar choques de gas en la CGM, dando lugar a la formación de estrellas. Existen dos ejemplos cercanos bien estudiados de chorros que desencadenan la formación de estrellas. Uno de ellos es el llamado Objeto de Minkowski".
"La explicación del chorro del agujero negro es posible, pero dicen que tiene demasiados problemas. Las líneas de emisión visibles no son una propiedad de los chorros de agujeros negros, y no hay pruebas de actividad nuclear. También hay un problema con la morfología. Un problema más grave es que la morfología de la característica no coincide con simulaciones u observaciones de formación estelar inducida por chorros."
"Se decantan por un SMBH fuera de control como la mejor explicación para los datos y observaciones".
"Las proporciones de las líneas, los colores y la morfología general son consistentes con un SMBH eyectado que se mueve a través del CGM a gran velocidad mientras desencadena la formación estelar."
"Localizar los agujeros negros sería una prueba incontrovertible de esta conclusión. La prueba irrefutable de este escenario sería la identificación inequívoca de los propios agujeros negros."
"Se trata de candidatos a 'sistemas estelares hipercompactos', SMBHs envueltos en estrellas y gas que escaparon con ellos".
"Datos más profundos, por ejemplo, de la IFU NIRSPEC del JWST, podrían mostrar las esperadas líneas de emisión amplias, altamente desplazadas al rojo o al azul, del gas ionizado ligado a los agujeros negros. Esos datos también podrían resolver espacialmente flujos, choques y formación estelar cerca de A".
"De cara al futuro, la morfología de la característica en las imágenes del HST es tan llamativa que no debería ser demasiado difícil encontrar más ejemplos si es que existen. Los datos futuros del telescopio Nancy Grace Roman pueden buscarse con algoritmos automatizados".
Fuentes, créditos y referencias:
Créditos a Universe Today