El satélite perdido Hitomi ilumina el papel de los agujeros negros en las galaxias

Los astrónomos han esperado años antes de obtener dichos datos en rayos X de grupos distantes de galaxias. Pero su alegría fue de corta duración. Los instrumentos a bordo del telescopio espacial japonés Hitomi, lanzado en órbita alrededor de la Tierra el 17 de febrero de 2016, funcionaron bien, ofreciendo a los investigadores una muestra de las medidas prometidas por el detector de rayos X más sensible jamás construido. Por desgracia, solo un mes después del lanzamiento, los astrónomos perdieron el contacto con el dispositivo. Comenzó a volverse contra sí mismo, fuera de control, después de que una serie de errores condujo a un empuje de propulsor en la dirección equivocada.

Sin embargo, los pocos fragmentos de datos recopilados fueron suficientes para esbozar una imagen sorprendente del mecanismo por el cual los agujeros negros limitan el crecimiento de las galaxias. Esto es lo que los investigadores de la misión publicaron el 7 de julio de 2016 en la revisión Nature . «Los datos son geniales», dijo Brian McNamara, miembro del equipo y astrofísico de la Universidad de Waterloo, Ontario. “Estamos realmente satisfechos con los datos obtenidos, pero también bastante decepcionados al pensar en los que podríamos haber recopilado. «

El telescopio Hitomi fue el tercer intento de lanzar un «microcalorímetro» en el espacio: un instrumento se enfría casi al cero absoluto, que es capaz de medir con precisión la energía de cada fotón de los rayos X que percibe. Esta tecnología proporciona mediciones de alta resolución en las diversas longitudes de onda de la luz desde su amplio campo de observación. El microcalorímetro Hitomi funcionó mucho mejor que los dos primeros lanzados. El satélite de la agencia espacial japonesa ASTRO-E cargó uno, pero el lanzador explotó durante el despegue en 2000. En 2005, el satélite japonés Suzaku despegó con éxito, pero su microcalorímetro se dañó debido a una fuga en el sistema de enfriamiento. El instrumento de Hitler, que fue fabricado en el Centro Espacial Goddard en la NASA, Maryland, logró registrar datos, incluso si solo duró unos días. «Esta es la tercera vez, es muy frustrante», lamenta David Buote, astrofísico de la Universidad de California, Irvine. No estuvo involucrado en la misión, pero había estado esperando los datos obtenidos por el microcalorímetro de rayos X durante mucho tiempo. «A pesar de todos los problemas encontrados, creo que han hecho un buen trabajo con sus medios. Obtener tales datos nunca hubiera sido posible antes. «

Durante la fase de puesta en marcha del satélite, se convirtió en uno de sus primeros objetivos: el grupo gigante de galaxias de Perseo, ubicado a unos 240 millones de años luz de distancia. Observados en el dominio visible, los cientos de galaxias en el cúmulo parecen claramente distintos entre sí, pero a través de los detectores de rayos X de Hitler, las galaxias se difuminan y se mezclan entre sí para revelar vastas nubes de gas que bañan todo el cúmulo. Los astrónomos se han hecho la pregunta durante mucho tiempo: ¿cómo se supone que este gas está influenciado por agujeros negros supermasivos, se esconde en el centro de todas las galaxias en el cúmulo de Perseo? ? Según la teoría clásica, como la materia es absorbida por estos agujeros negros, la energía que se libera a cambio causaría turbulencia en el gas. Hitomi, sin embargo, demostró que estas nubes de gas eran relativamente tranquilas, aunque extremadamente calientes. En lugar de agitar el gas, la energía disipada por los agujeros negros lo calentó. «Es muy sorprendente que haya tan poca turbulencia en un grupo tan activo como el de Perseo», dijo Kevork Abazajian, astrofísico de la Universidad de California en Irvine.

Este calentamiento de gas es un serio obstáculo para la formación de estrellas. Para esto, el gas debe estar relativamente frío, entre 10 y 30 Kelvin. Sin embargo, la temperatura del gas observada por Hitomi aumenta entre 10 millones y 100 millones de Kelvin. A tales temperaturas, los átomos se mueven demasiado rápido para que la gravedad no pueda unirlos para formar una estrella. Estos nuevos descubrimientos «significa que los agujeros negros supermasivos controlan efectivamente la tasa de crecimiento de las galaxias», según Brian McNamara. «Esta es información básica, porque es un mecanismo que probablemente controla el crecimiento de gran parte de las galaxias en el Universo. Por eso es muy emocionante. «

El hecho de que la turbulencia sea tan débil en el centro de este grupo de galaxias también es una gran noticia para los investigadores que, como David Buote, están interesados en estudiar la materia oscura en grupos. La mayoría de los científicos creían que la turbulencia haría imposible usar rayos X para observar gas en el centro de los grupos y deducir la distribución de masa. Según David Buote, «las mediciones realizadas por Hitomi muestran que no tenemos que preocuparnos por la contribución de la turbulencia porque es débil. Esto es importante, porque los halos galácticos pueden enseñarnos mucho sobre las propiedades de la materia oscura y la formación de estos grupos. «

Este descubrimiento abre el apetito de los astrónomos por más datos, pero probablemente tomará algún tiempo antes de llegar. Para David Buote, «Este es un resultado que nos motiva a desarrollar otros instrumentos para obtener este tipo de datos. El próximo proyecto para lanzar un microcalorímetro en el espacio es la misión Athena de la Agencia Espacial Europea, programada para 2028. Algunos astrónomos esperan que el breve éxito de Hitler aliente a la agencia espacial japonesa y a sus socios a construir un nuevo satélite, pero incluso una misión idéntica sería costosa, especialmente teniendo en cuenta el trabajo adicional necesario para resolver los problemas que causaron la pérdida del satélite. «Dentro de la comunidad, esperamos que una misión futura implique un microcalorímetro», dice Brian McNamara. “Esperamos, pero con precaución. Estos resultados demostraron claramente el poder de dicho instrumento y la necesidad de que la ciencia envíe uno al espacio en el futuro. «

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