16 de octubre de 2013

Agujeros, ALMA y chorros de materia

Seguro que no os adelanto nada nuevo si os digo que en el centro de casi todas las galaxias hay un agujero negro supermasivo, incluida la nuestra. Estos agujeros son menos activos conforme van aumentando su edad, pero las interacciones entre los chorros que expulsan y su entorno, siguen moldeando las galaxias. Lo que sí es novedad es lo que publica hoy la revista Astronomy & Astrophysics, y es que han utilizado ALMA para sondear los chorros de dos agujeros negros a escalas muy diferentes: un agujero negro cercano (30 años luz) y relativamente tranquilo en la galaxia NGC 1433 y un objeto muy distante (11000 millones de años luz) y activo llamado PKS 1830-211.

Dos agujeros negros

Françoise Combes del Observatoire de Paris (Francia), autora principal del primer artículo, afirma que "ALMA ha revelado la existencia de una sorprendente estructura espiral en el gas molecular cercano al centro de NGC 1433 [...] Esto explica cómo fluye el material hacia el interior para alimentar al agujero negro. Con estas nuevas y precisas observaciones de ALMA hemos descubierto un chorro de material que fluye fuera del agujero negro, extendiéndose solo unos 150 años luz. Es el chorro molecular de este tipo más pequeño observado hasta ahora en una galaxia externa" mostrando así cómo este tipo de chorros pueden frenar la formación estelar y regular el crecimiento de los bulbos centrales de las galaxias. Este proceso, denominado retroalimentación, puede explicar la relación entre la masa de un agujero negro en el centro de una galaxia y la masa del bulbo que lo rodea.

Detallada imagen que muestra las partes centrales de la galaxia activa cercana NGC 1433. La imagen con el tenue fondo azul, que muestra los rastros de polvo centrales de esta galaxia, procede del telescopio espacial Hubble de NASA/ESA. Las estructuras de colores cercanas al centro fueron obtenidas con observaciones recientes de ALMA que han revelado, por primera vez, una forma espiral, así como un inesperado chorro. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/NASA/ESA/F. Combes.


La imagen principal muestra a la galaxia activa NGC 1433 obtenida con el telescopio espacial Hubble de NASA/ESA. En el recuadro, la combinación del Hubble y ALMA. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/NASA/ESA/F. Combes.

En PKS 1830-211, Ivan Martí-Vidal y su equipo, del Onsala Space Observatory de la Chalmers University of Technology en Onsala, (Suecia) también han observado un agujero negro supermasivo con un chorro de ejección, pero este es mucho más brillante y activo, algo inusual ya que su brillante luz en su camino hacia la Tierra, topa con una galaxia masiva creando el efecto de lente gravitatoria y dividiendo el haz de luz en dos.


Imagen de amplio campo que rodea a la galaxia activa distante PKS 1830-211. Fue creada a partir de fotografías que forman parte del sondeo Digitized Sky Survey 2. Esta parte del cielo, en la constelación de Sagitario está cerca de las regiones centrales de la Vía Láctea y tiene muchas estrellas. La remota galaxia se encuentra en el centro de la imagen, perdida entre estrellas de nuestra propia galaxia, mucho más cercanas. Créditos: ESO/Digitized Sky Survey 2. Acknowledgement: Davide De Martin

La indigestión de un agujero negro

De vez en cuando, de repente los agujeros negros supermasivos engullen una gran cantidad de masa, lo que aumenta la potencia de los chorros y provoca que la radiación aumente a las energías más altas. Ahora, ALMA ha captado, por casualidad, uno de estos eventos en PKS 1830-211.

Sebastien Muller, uno de los coautores del segundo artículo afirma que "observar con ALMA este caso de “indigestión” de un agujero negro ha sido totalmente casual. Estábamos observando PKS 1830-211 con otros fines y entonces detectamos sutiles cambios de color e intensidad en las lentes gravitatorias. Tras estudiar con detalle este comportamiento inesperado llegamos a la conclusión de que estábamos observando, por un golpe de suerte, en el momento adecuado, justo cuando nueva materia fresca entraba en la base del chorro del agujero negro".


Imagen de ALMA que muestra la distribución del gas molecular cercano al agujero negro supermasivo situado en el centro de la galaxia NGC 1433. Al tiempo que han descubierto una estructura espiral, las observaciones de ALMA también han revelado un pequeño e inesperado chorro de material procedente del agujero negro central. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO)/F. Combes.

El equipo también quiso saber si este violento evento fue captado por otros telescopios y se sorprendieron al detectar una clara señal en rayos gamma gracias a las observaciones de monitorización del satélite Fermi-LAT. "Es la primera vez que se establece una conexión tan evidente entre los rayos gamma y las ondas de radio submilimétricas partiendo de la observación del chorro de un agujero negro", añade Muller.

Las dos nuevas observaciones son solo el inicio de las investigaciones de ALMA en torno a los trabajos relacionados con los chorros de agujeros negros supermasivos, tanto cercanos como distantes. El equipo de Combes ya está estudiando otras galaxias activas cercanas con ALMA, y se espera que el singular objeto PKS 1830-211 sea el centro de muchas otras investigaciones futuras con ALMA y otros telescopios.
Estos trabajos de investigación se presentan en dos artículos: “ALMA observations of feeding and feedback in nearby Seyfert galaxies: an AGN-driven outflow in NGC1433”, por F. Combes et al., y “Probing the jet base of the blazar PKS 1830−211 from the chromatic variability of its lensed images: Serendipitous ALMA observations of a strong gamma-ray flare”, por I. Martí-Vidal et al. Ambos artículos aparecen en la revista Astronomy & Astrophysics.
El primer equipo está compuesto por F. Combes (Observatorio de París, Francia), S. García-Burillo (Observatorio de Madrid, España), V. Casasola (INAF–Instituto de Radioastronomía, Milán, Italia), L. Hunt (INAF–Observatorio Astrofísico de Arcetri, Florencia, Italia), M. Krips (IRAM, Saint Martin d’Hère, France), A. J. Baker (Rutgers, Universidad estatal de New Jersey, Piscataway, EE.UU.), F. Boone (CNRS, IRAP, Toulouse, Francia), A. Eckart (Universität zu Köln, Alemania), I. Márquez (Instituto de Astrofísica de Andalucía, Granada, España), R. Neri (IRAM), E. Schinnerer (Instituto Max-Planck de Astronomía, Heidelberg, Alemania) y L. J. Tacconi (Instituto Max-Planck de Física Extraterrestre, Garching, Múnich, Alemania). 
El segundo equipo está compuesto por I. Martí-Vidal (Universidad Chalmers de Tecnología, Observatorio Espacial de Onsala, Onsala, Suecia), S. Muller (Onsala), F. Combes (Observatorio de París, Francia), S. Aalto (Onsala), A. Beelen (Instituto de Astrofísica Espacial, Universidad Paris-Sur, Francia), J. Darling (Universidad de Colorado, Boulder, EE.UU.), M. Guélin (IRAM, Saint Martin d’Hère, Francia; Ecole Normale Supérieure/LERMA, París, Francia), C. Henkel (Instituto Max-Planck de Radioastronomía [MPIfR], Bonn, Alemania; Universidad King Abdulaziz, Jeddah, Arabia Saudí), C. Horellou (Onsala), J. M. Marcaide (Universidad de Valencia, España), S. Martín (ESO, Santiago, Chile), K. M. Menten (MPIfR), Dinh-V-Trung (Academia de Ciencia y Tecnología de Vietnam, Hanoi, Vietnam) y M. Zwaan (ESO, Garching, Alemania)
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