Extrañas galaxias con dos agujeros negros centrales
Un científico de la Universidad de Clemson ha unido fuerzas con un equipo internacional de astrónomos para identificar emisiones periódicas de rayos gamma procedentes de 11 galaxias activas, preparando el camino para futuros estudios de galaxias no convencionales que podrían albergar dos agujeros negros supermasivos en sus centros.
Nuevas investigaciones indican que algunas galaxias podrían tener dos masivos agujeros negros en sus centros que emitirían chorros de energía ultra poderosos. / NASA/JPL-Caltech)
Entre los astrónomos, está bien establecido que la mayoría de las galaxias albergan un agujero negro en su centro. Las galaxias que albergan un par de agujeros negros siguen siendo un concepto teórico. Los resultados de la investigación del equipo aparecieron en la revista The Astrophysical Journal.
“En general, los agujeros negros supermasivos se caracterizan por masas de más de un millón de masas solares”, dijo Pablo Peñil, autor principal del estudio y estudiante de doctorado en la Universidad Complutense de Madrid en España. “Se ha descubierto que algunos de estos agujeros negros supermasivos, conocidos como núcleos galácticos activos (AGN), aceleran las partículas hasta cerca de la velocidad de la luz en haces colimados llamados chorros (jets). La emisión de estos chorros se detecta en todo el espectro electromagnético, pero la mayor parte de su energía se libera en forma de rayos gamma”.
Los rayos gamma, que son la forma más extrema de luz, son detectados por el Telescopio de Gran Área a bordo del Telescopio Espacial de Rayos Gamma Fermi (Fermi-LAT) de la NASA. Los AGN se caracterizan por variaciones abruptas e impredecibles en el brillo.
“Identificar patrones regulares en su emisión de rayos gamma es como mirar el mar tormentoso y buscar el diminuto conjunto regular de olas causadas por, digamos, el paso de un pequeño barco”, dijo Peñil. “Se convierte en un gran desafío muy rápidamente”.
El equipo logró el primer paso difícil de identificar un gran número de galaxias que emiten periódicamente durante años y ahora está tratando de abordar la cuestión de lo que está produciendo ese comportamiento periódico en estos AGN. Varias de las explicaciones potenciales son fascinantes.
“El siguiente paso será la preparación de campañas de observación con otros telescopios para seguir de cerca estas galaxias y, con suerte, desentrañar las razones detrás de estas observaciones”, dijo el co-autor Marco Ajello, profesor asociado en el departamento de física y astronomía del Colegio de Ciencias de la Universidad de Clemson. “Tenemos algunas posibilidades en mente – desde los efectos de faro producidos por los chorros hasta las modulaciones en el flujo de materia hacia el agujero negro – pero una solución muy interesante sería que la periodicidad se produjese por un par de agujeros negros supermasivos que girarían uno alrededor del otro. Entender la relación de estos agujeros negros con su entorno será esencial para tener una imagen completa de la formación de las galaxias”.
Gracias a una década de observaciones del Fermi-LAT, el equipo pudo identificar la repetición de las señales de rayos gamma en ciclos de unos pocos años. En promedio, estas emisiones se repetían aproximadamente cada dos años.
“Nuestro estudio representa el trabajo más completo hasta la fecha sobre la búsqueda de periodicidad en los rayos gamma, un estudio que será fundamental para obtener información sobre el origen de este peculiar comportamiento”, dijo el coautor Alberto Domínguez, supervisor del doctorado de Peñil en Madrid y también ex investigador postdoctoral en el grupo de Ajello en Clemson. “Hemos utilizado nueve años de observaciones continuas de LAT en todo el cielo. Entre los más de dos mil AGN analizados, solo una docena se destacan por esta intrigante emisión cíclica”.
Ampliar la muestra limitada de emisores periódicos constituye un importante salto adelante para entender los procesos físicos subyacentes en estas galaxias.
“Anteriormente solo se conocían dos blázares que mostraban cambios periódicos en su brillo de rayos gamma. Gracias a nuestro estudio, podemos decir con confianza que este comportamiento está presente en otras 11 fuentes”, dijo la coautora Sara Buson, profesora de la Universidad de Würzburg en Alemania. “Además, nuestro estudio encontró otras 13 galaxias con indicios de emisión cíclica. Pero para confirmarlo con confianza, tenemos que esperar a que el Fermi-LAT recoja aún más datos”.
