20 de febrero de 2015

Un agujero negro fuera de su época

Hablar de agujeros negros implica hablar cifras difícilmente comprensibles por la mente humana. Ofrecen resultados cuya magnitud nos es imposible analizar haciéndonos ver lo insignificantes que somos frente a las altas energías que se generan en el universo. Para comenzar el fin de semana, os ofrezco los resultados de una investigación cuyas magnitudes invitan a la reflexión.

En este caso han sido los telescopios NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) y XMM-Newton los que han tomado datos del agujero negro supermasivo PDS 456, un cuasar situado a dos millones de años luz que emite vientos en todas las direcciones, algo que se sospechaba y no había sido demostrado hasta ahora.

Imagen 1: Concepción artística de un agujero negro supermasivo emitiendo vientos desde el centro de la galaxia. Créditos: NASA/JPL-Caltech.

Stop a la formación de estrellas

Los resultados han ofrecido a los astrónomos la primera oportunidad de medir la fuerza de estos vientos ultra-rápidos y demostrar que son lo suficientemente potentes como para inhibir la capacidad de generar nuevas estrellas por parte de la galaxia anfitriona. Observando las eyecciones en el centro de las galaxias, los astrónomos creen que los agujeros negros supermasivos y sus galaxias evolucionan juntos, regulando cada uno el crecimiento del otro.

"Ahora sabemos que estos vientos contribuyen significativamente a la pérdida de masa de una galaxia, expulsando parte de su gas, que es el combustible para la formación de nuevas estrellas", afirma Emanuele Nardoni de la Universidad de Keele (Reino Unido) y autor principal del estudio que ha sido publicado en la revista Science.

Los agujeros negros supermasivos emiten vientos de rayos X que viajan a unos 100.000 Km/s. Ahora, con el nuevo estudio se estima que estos vientos transportan una cantidad de energía equivalente a la emitida por varios miles de millones de soles de manera simultánea. "Conociendo la velocidad, forma y tamaño de los vientos, podemos averiguar lo potentes que son", comenta Fiona Harrison, investigadora principal del NuSTAR en el Caltech en Pasadena (Estados Unidos) y co-autora del artículo. Los cientificos fueron capaces de encontrar trazas de átomos de hierro dispersadas en todas direcciones, demostrando una emisión de vientos en todas direcciones.

Imagen 2: Datos de dos telescopios NuSTAR y XMM-Newton que han permitido determina por primera vez la forma de vientos ultra-rápidos en agujeros negros supermasivos. Créditos: NASA/JPL-Caltech/University of Keele.

Viendo "la Era de los Cuásares"

Debido a que PDS 456 está relativamente cerca para los estándares cósmicos, puede ser estudiado en detalle. Este agujero negro ofrece a los astrónomos una mirada única a una época llamada "Edad de los cuásares" donde los agujeros negros supermasivos y sus furiosos vientos eran muy comunes y las galaxias, posiblemente no tuvieran la forma que tienen hoy en día. Que esté tan cerca de nosotros y presente estas características sin duda es un golpe de fortuna.

"Para un astrónomo, estudiar PDS 456 es como si un paleontólogo pudiese analizar un dinosaurio vivo", compara el co-autor del estudio Daniel Stern del JPL (Jet Propulsion Laboratory) de la NASA en Pasadena (Estados Unidos). "Estamos en condiciones de analizar la física que rodea estos sistemas con un nivel de detalle que no es posible en objetos que se encuentran a distancias mayores en la denominada Edad de los cuásares", concluye.

Esta ventana al pasado permitirá conocer un evento tan energético que tal vez las matemáticas y la física puedan contemplar y cuantificar, pero nuestra mente no es capaz de asimilar. ¿Os imagináis un grano de arena estallando como si fuera una bomba atómica? Pues aún así nos quedaríamos cortos...
La investigación ha sido publicada el 20 de febrero en la revista Science bajo el título "Black hole feedback in the luminous quasar", por E. Nardoni et al.
El equipo que ha llevado a cabo la investigación está formado por E. Nardini (Astrophysics Group de la Keele University, Reino Unido), J. N. Reeves (Astrophysics Group de la Keele University, Reino Unido; Center for Space Science and Technology, Estados Unidos), J. Gofford (Astrophysics Group de la Keele University, Reino Unido; Center for Space Science and Technology, Estados Unidos), F. A. Harrison (Cahill Center for Astronomy and Astrophysics, Estados Unidos), G. Risaliti (Istituto Nazionale di Astrofisica, Italia; Harvard–Smithsonian Center for Astrophysics, Estados Unidos), V. Braito (Osservatorio Astronomico di Brera, Italia), M. T. Costa (Astrophysics Group de la Keele University, Reino Unido), G. A. Matzeu (Astrophysics Group de la Keele University, Reino Unido), D. J. Walton (Cahill Center for Astronomy and Astrophysics, Estados Unidos; Jet Propulsion Laboratory, Estados Unidos), E. Behar (Department of Physics en el Technion, Israel), S. E. Boggs (Space Science Laboratory en la University of California, Estados Unidos), F. E. Christensen (Danmarks Tekniske Universitet Space–National Space Institute, Dinamarca), W. W. Craig (Lawrence Livermore National Laboratory, Estados Unidos), C. J. Hailey (Columbia Astrophysics Laboratory, Estados Unidos), G. Matt (Dipartimento di Matematica e Fisica de la Università degli Studi Roma Tre, Italia), J. M. Miller (Department of Astronomy de la University of Michigan, Estados Unidos), P. T. O’Brien (Department of Physics and Astronomy de la University of Leicester, Reino Unido), D. Stern (Jet Propulsion Laboratory, Estados Unidos), T. J. Turner (Physics Department de la University of Maryland Baltimore County, Estados Unidos; Eureka Scientific Inc., Estados Unidos) y M. J. Ward (Department of Physics de la University of Durham, Reino Unido).
Artículo científico:
- Black hole feedback in the luminous quasar

Referencias:
- NASA, ESA Telescopes Give Shape to Furious Black Hole Winds


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