¿Cuándo se activan los agujeros negros? El caso de la galaxia de forma extraña Mrk 273

La imagen del Hubble de arriba muestra una extraña galaxia, conocida como Mrk 273. La extraña forma, incluido el centro brillante infrarrojo y la larga cola que se extiende en el espacio durante 130 mil años luz, es un fuerte indicativo de una fusión entre galaxias.

Las observaciones en el infrarrojo cercano han revelado un núcleo con múltiples componentes, pero durante años los detalles de tal vista han permanecido oscurecidos por el polvo. Con más datos del Telescopio Keck, con sede en Hawái, los astrónomos han verificado que este objeto es el resultado de una fusión entre galaxias, con el centro brillante infrarrojo que consta de dos núcleos galácticos activos, núcleos intensamente luminosos alimentados por agujeros negros supermasivos.

En el centro de cada galaxia hay un agujero negro supermasivo. Si bien el nombre suena emocionante, nuestro agujero negro supermasivo, Sgr A*, está bastante inactivo. Pero en el centro de cada temprano galaxia se cierne lo contrario: un núcleo galáctico activo (AGN para abreviar). También hay muchos AGN en el Universo cercano, pero la pregunta es: ¿cómo y cuándo se activan estos agujeros negros?

Para encontrar la respuesta, los astrónomos están observando la fusión de galaxias. Cuando dos galaxias chocan, los agujeros negros supermasivos caen hacia el centro de la galaxia fusionada, lo que da como resultado un sistema binario de agujeros negros. En esta etapa, siguen siendo agujeros negros inactivos, pero es probable que se activen pronto.

«La acumulación de material en un agujero negro inactivo en el centro de una galaxia le permitirá crecer en tamaño, lo que conducirá al evento en el que el núcleo se ‘enciende’ y se vuelve activo», dijo la Dra. Vivian U, autora principal del estudio. estudio, le dijo a Universe Today. “Dado que la interacción de las galaxias proporciona medios para que el material gaseoso en las galaxias progenitoras pierda el momento angular y se canalice hacia el centro del sistema, se cree que desempeña un papel en la activación de AGN. Sin embargo, ha sido difícil determinar exactamente cómo y cuándo se produce esta activación en un sistema de fusión”.

Si bien se sabe que un AGN puede «encenderse» antes de la fusión final de los dos agujeros negros, se desconoce cuándo sucederá esto. Bastantes sistemas no albergan AGN dual. Para aquellos que lo hacen, no sabemos si se produce el encendido sincrónico o no.

Mrk 273 proporciona un poderoso ejemplo para estudiar. El equipo usó instrumentos de infrarrojo cercano en el telescopio Keck para sondear más allá del polvo. La óptica adaptativa también eliminó los efectos borrosos causados ​​por la atmósfera de la Tierra, lo que permitió una imagen mucho más limpia, igualando al Telescopio Espacial Hubble, desde el suelo.

«El punto clave es que Mrk 273, un sistema avanzado de fusión de galaxias en etapa tardía, alberga dos núcleos de las galaxias progenitoras que aún no se han fusionado por completo», explica el Dr. U. La presencia de dos agujeros negros supermasivos se puede discernir fácilmente a partir de los discos de gas que giran rápidamente y que rodean los dos núcleos.

“Ambos núcleos ya se han encendido como lo demuestran los flujos de salida colimados (una firma típica de AGN) que observamos”, me dijo el Dr. U. Una cantidad tan alta de energía liberada de ambos agujeros negros supermasivos sugiere que Mrk 273 es un sistema AGN dual. Estos emocionantes resultados marcan un paso crucial en la comprensión de cómo las fusiones de galaxias pueden «activar» un agujero negro supermasivo.

El equipo ha recopilado datos del infrarrojo cercano para una gran muestra de fusiones de galaxias en diferentes estados de fusión. Con el nuevo conjunto de datos, el Dr. U tiene como objetivo «comprender cómo la naturaleza de la formación de estrellas nucleares y la actividad AGN pueden cambiar a medida que un sistema de galaxias avanza a través de la interacción».

Los resultados se publicarán en el Astrophysical Journal (preimpresión disponible aquí).

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