Después de casi setenta años de estudio, los astrónomos siguen fascinados por los núcleos galácticos activos (AGN), también conocidos como objetos cuasi-estelares (o “quásares”). Estos son el resultado de agujeros negros supermasivos (SMBH) en el centro de galaxias masivas. , que hacen que el gas y el polvo caigan a su alrededor y formen discos de acreción. El material de estos discos se acelera hasta acercarse a la velocidad de la luz, lo que hace que libere enormes cantidades de radiación en las longitudes de onda visible, de radio, infrarroja, ultravioleta, rayos gamma y rayos X. De hecho, los cuásares son tan brillantes que eclipsan temporalmente a todas las estrellas combinadas del disco de su galaxia anfitriona.
El cuásar más brillante observado hasta la fecha, 100.000 billones de veces más luminoso que nuestro Sol, se conoce como SMSS J114447.77-430859.3 (J1144). Este AGN está alojado en una galaxia ubicada aproximadamente a 9.600 millones de años luz de la Tierra entre las constelaciones de Centaurus e Hydra. Usando datos de eROSITA All Sky Survey y otros telescopios espaciales, un equipo internacional de astrónomos realizó las primeras observaciones de rayos X de J1144. Estos datos permitieron al equipo investigar las teorías prevalecientes sobre los AGN que podrían brindar una nueva perspectiva sobre el funcionamiento interno de los cuásares y cómo afectan a sus galaxias anfitrionas.
El equipo fue dirigido por el Dr. Elias Kammoun, investigador postdoctoral del Instituto de Investigación en Astrofísica y Planetología (IRAP), y Zsofi Igo, Ph.D. candidato en el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre (MPE). A ellos se unieron colegas del IRAP y MPE e investigadores del Instituto Nacional Italiano de Astrofísica (INAF), el Instituto Leibniz de Astrofísica (AIP) y varias universidades. El artículo que describe sus hallazgos apareció el 3 de abril en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Construido por MPE, eROSITA es el instrumento principal a bordo del Spectrum-Roentgen-Gamma (SRG), también conocido como. Spektr-RG: un observatorio espacial ruso-alemán lanzado en 2019 y que actualmente opera en una órbita de halo alrededor del punto L2 Lagrange. Este observatorio fue diseñado para realizar el primer estudio de todo el cielo en la longitud de onda de rayos X de energía media, hasta 10 kiloelectronvoltios (keV). Durante sus primeros cinco escaneos del cielo entre 2020 y 2022, eROSITA detectó J1144 como fuente de rayos X. Sin embargo, no fue observado en longitudes de onda visibles hasta 2022 por SkyMapper Southern Survey (SMSS).
Como afirman en su estudio, la mayor parte de lo que se sabe sobre los AGN se basa en el estudio de cuásares cercanos, de baja masa y baja acreción. Se necesitan observaciones detalladas de un AGN de alta masa y alta acumulación para comprender cómo crecen los SMBH con el tiempo y cómo esto afecta a su galaxia anfitriona (y varias propiedades clave de los AGN). Además de su brillo, J1144 está mucho más cerca de la Tierra que fuentes luminosas similares, lo que lo hace ideal para que los astrónomos observen su SMBH y los efectos que tiene en el entorno circundante. Como explicó el Dr. Kammoun en un comunicado de prensa de MPE:
“Los quásares similares generalmente se encuentran a distancias mucho mayores, por lo que parecen mucho más débiles, y los vemos como eran cuando el Universo tenía solo 2-3 mil millones de años. J1144 es una fuente muy rara, ya que es muy luminosa y está mucho más cerca de la Tierra, lo que nos brinda una visión única de cómo se ven estos poderosos cuásares”.
Para su estudio, el Dr. Kammoun y sus colegas combinaron datos de varios telescopios espaciales, incluido el SRG, el observatorio ESA XMM-Newton, el Conjunto de telescopios espectroscópicos nucleares de la NASA (NuSTAR) y el observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA. Esto les permitió probar teorías sobre las propiedades de rayos X de un AGN de alta masa y alta acumulación. Esto les permitió medir la temperatura de los rayos X que se emiten, alrededor de 350 millones de K (~350 millones de °C; 630 millones de °F), más de 60 000 veces la temperatura de la superficie del Sol.
Estos resultados también les permitieron limitar la masa y la tasa de crecimiento del agujero negro central, que estiman en 10 000 millones de masas solares, y que crece del orden de 100 masas solares por año. Además, las observaciones del instrumento eROSITA mostraron cómo J1144 ha evolucionado con el tiempo, incluida la forma en que su brillo varía en el transcurso de un año, pero permanece relativamente constante en términos de su espectro de energía. Estas observaciones también revelaron la variabilidad en el transcurso de unos pocos días, lo que no suele verse en los agujeros negros de alta masa y alta acumulación.
Por último, las observaciones del equipo mostraron que mientras el agujero negro consume algo de gas de su disco, otra parte es expulsada para convertirse en vientos extremadamente poderosos. Este proceso transfiere una tremenda energía del AGN a la galaxia anfitriona, expulsando gas y polvo que, de otro modo, se unirían para formar nuevas estrellas. Los astrónomos han notado este efecto en los últimos años, y estas observaciones ofrecen un apoyo adicional a la teoría de que los AGN pueden “cerrar” la formación de estrellas en las galaxias.
Este estudio destaca aún más cómo la presión de radiación juega un papel importante en la evolución de las galaxias con AGN de alta masa y alta acumulación. A diferencia de los estudios de cuásares de brillo similar, la investigación del Dr. Kammoun, Igo y sus colegas proporciona información vital sobre una fuente brillante que existió más recientemente (en términos astronómicos). ¡Estos y otros hallazgos relacionados influirán en nuestros modelos cosmológicos más ampliamente aceptados, que han estado experimentando un poco de reorganización últimamente!
Con información de UniverseToday
