22 de mayo de 2015

Galaxias, elefantes y perritos calientes

Los ojos de WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) han descubierto una galaxia cuyo brillo es equivalente al de 300.000 millones de soles, esto es, 15 veces más brillante que nuestra galaxia, lo que la convierte en la más brillante conocida. Estas galaxias con tanto brillo pertenecen a un nuevo tipo de objetos de reciente catalogación denominados ELIRG (Extremely Luminous Infrared Galaxies), es decir, galaxias infrarrojas extremadamente luminosas.

"Estamos observando una fase muy intensa de la evolución de las galaxias ", afirma Chao-Wei Tsai del JPL (Jet Propulsion Laboratory) de la NASA en Pasadena (Estados Unidos), autor principal del artículo que habla de este descubrimiento. "Esta deslumbrante luz puede ser la fase principal de crecimiento del agujero negro de la galaxia", añade.

Imagen 1: Representación artística de la galaxia más brillante del universo. Créditos: NASA/JPL-Caltech.

La galaxia brillante, que tiene el amable nombre de WISE J224607.57-052635.0, como bien apunta C.W. Tsai, tiene un agujero negro gigante en su interior donde el calentamiento producido -hablamos de millones de grados centígrados- emite una radiación de alta energía en forma de luz visible, luz ultravioleta y rayos X que es bloqueada por el polvo circundante y al ser calentado emite en el infrarrojo.

Sabemos que los agujeros negros súpermasivos son comunes en los núcleos de las galaxias, pero encontrar uno tan grande tan y tan alejado ya no es tan común. Y cuando en Astronomía decimos que está alejado, es que está lejos de verdad: 12.500 millones de años luz, lo que quiere decir que su luz procede de cuando el universo tenía una décima parte de su edad actual y ya entonces el agujero negro tenía miles de millones de veces la masa de nuestro Sol.

¿Por qué tan grande?

Una de las razones que explicaría este gran tamaño implica una ruptura del límite teórico de la alimentación agujero negro, llamado "límite de Eddington". Para explicarlo más claramente, sabemos que un agujero negro se alimenta de gas y éste se precipita hacia su interior, se calienta y emite radiación empujando el gas hacia fuera, creando un límite de lo rápido que el agujero negro puede engullir materia continuamente.

Imagen 2: Representación artística de un agujero negro súpermasivo. Créditos: NASA/JPL-Caltech.

Si un agujero negro rompe este límite, podría aumentar de tamaño a un ritmo vertiginoso. Han sido varios los agujeros negros observados que han roto este límite, sin embargo, el agujero negro de esta nueva galaxia habría tenido que romperlo varias veces para poder llegar al tamaño que ha conseguido, por tanto esta explicación queda invalidada.

Otra razón indica que los agujeros negros podrían haber doblado el límite permitiendo así a los agujeros negros adquirir un mayor tamaño, pero esto es todavía más improbable que lo anterior.

Pero pueden haber más motivos, porque, sencillamente, es posible que ya hubieran nacido grandes, es decir, que las "semillas" o agujeros negros embrionarios podrían ser más grandes de lo que se pensaba. Peter Eisenhardt, investigador de la misión WISE, lo plantea de una manera muy sencilla: "¿Cómo se puede conseguir un gran elefante? Una forma es empezar con un bebé elefante".

Pero C.W. Tsai tiene una idea que explicaría este gran tamaño. "Una forma de que un agujero negro crezca de esa forma es que se hayan dado un auténtico banquete durante mucho tiempo, donde el consumo de gas es más rápido de lo que normalmente se creía posible. Esto puede suceder si el agujero negro gira más despacio de lo esperado", apunta.

Perritos calientes

De la forma que explica Tsai el agujero negro podría estar engullendo materia durante mucho más tiempo. Y si la explicación del elefante os ha gustado, ésta os va a gustar todavía más: "Es como ganar un concurso de comer perritos calientes de cientos de millones de años de duración", explica Andrew Blain, de la Universidad de Leicester (Reino Unido), uno de los autores del artículo.

Imagen 3: Concurso de "hot-dog-eating". Créditos: gamedayr.com.

Son necesarias más investigaciones para resolver los misterios de estas galaxias espectacularmente luminosas. El equipo de investigación tiene planes para determinar con detalle las masas de estos agujeros negros centrales. Una vez conocido este dato ayudará a revelar su historia, así como la de otras galaxias.
Esta investigación ha sido publicada en la revista The Astrophysical Journal bajo el título "The most luminous galaxies discovered by WISE", por C.W. Tsai et al.

El equipo que ha llevado a cabo la investigación está formado por Chao-Wei Tsai (Jet Propulsion Laboratory, Estados Unidos; NASA Postdoctoral Program Fellow), Peter R. M. Eisenhardt (Jet Propulsion Laboratory, Estados Unidos), Jingwen Wu (Department of Physics and Astronomy/UCLA, Estados Unidos), Daniel Stern (Jet Propulsion Laboratory, Estados Unidos), Roberto J. Assef (N úcleo de Astronom ía de la Facultad de Ingenier ía/Universidad Diego Portales, Chile), Andrew W. Blain (Department of Physics & Astronomy/University of Leicester, Reino Unido), Carrie R. Bridge (Division of Physics, Math, and Astronomy/California Institute of Technology, Estados Unidos), Dominic J. Benford (NASA Goddard Space Flight Center, Estados Unidos), Roc M. Cutri (Infrared Processing and Analysis Center/California Institute of Technology, Estados Unidos), Roger L. Griffith (Department of Astronomy and Astrophysics/The Pennsylvania State University, Estados Unidos), Thomas H. Jarrett (Astronomy Department/University of Cape Town, Sudáfrica), Carol J. Lonsdale (National Radio Astronomy Observatory, Estados Unidos), Frank J. Masci (Infrared Processing and Analysis Center/California Institute of Technology, Estados Unidos), Leonidas A. Moustakas (Jet Propulsion Laboratory, Estados Unidos), Sara M. Petty (Department of Physics/Virginia Tech, Estados Unidos), Jack Sayers (Division of Physics, Math, and Astronomy/California Institute of Technology, Estados Unidos), S. Adam Stanford (Department of Physics/University of California Davis, Estados Unidos), Edward L. Wright (Department of Physics and Astronomy/UCLA, Estados Unidos), Lin Yan (Infrared Processing and Analysis Center/California Institute of Technology, Estados Unidos), David T. Leisawitz (NASA Goddard Space Flight Center, Estados Unidos), Fengchuan Liu (Jet Propulsion Laboratory, Estados Unidos), Amy K. Mainzer (Jet Propulsion Laboratory, Estados Unidos), Ian S. McLean (Department of Physics and Astronomy/UCLA, Estados Unidos), Deborah L. Padgett (NASA Goddard Space Flight Center, Estados Unidos), Michael F. Skrutskie (Department of Astronomy/University of Virginia, Estados Unidos), Christopher R. Gelino (Infrared Processing and Analysis Center/California Institute of Technology, Estados Unidos), Charles A. Beichman (Infrared Processing and Analysis Center/California Institute of Technology, Estados Unidos) y Stéphanie Juneau (CEA-Saclay/DSM/IRFU/SAp, Francia).
Artículo científico:

Referencias:

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