Nuevo hallazgo: chorros de agujeros negros supermasivos pueden controlar la evolución de galaxias

Cada galaxia tiene agujeros negros que absorben materia y energía. Cada uno puede tener hasta diez veces la masa de nuestro Sol. Pero además hay agujeros negros supermasivos en los núcleos de las galaxias, con masas que van desde un millón hasta mil millones de veces la de nuestro Sol.
Izquierda: Composición en color de Centauro A donde se puede ver los lóbulos y los chorros provenientes del agujero negro masivo ubicado en el núcleo de la galaxia activa. Crédito: ESO/WFI (óptico); MPIfR/ESO/APEX/A.Weiss, entre otros (submilimétrico); NASA/CXC/CfA/R.Kraft, entre otros (rayos-X).
Cerca del 10% de este tipo de agujeros negros expulsan chorros de plasma (gas altamente ionizado) en direcciones opuestas. Al liberar esta energía cinética (de movimiento) los chorros controlan la formación de estrellas y otros cuerpos. Además, juegan un papel importante en la evolución de cúmulos galácticos, las estructuras más grandes del Universo.
Sin embargo, la formación de estos chorros es aún un misterio de la astrofísica extragaláctica.
Por dos años, Dan Evans, investigador del Instituto de Astrofísica e Investigación Spacial del MIT (MKI) ha estado comparando varias docenas de galaxias cuyos agujeros negros poseen chorros poderosos (núcleos galácticos activos, AGN) y que aunque no posean esos chorros están rodeados por discos de acreción que rotan justo fuera del horizonte de sucesos (el límite desde donde nada, ni siquiera la luz puede escapar).
Al examinar la luz reflejada en el disco de acreción de un agujero negro AGN, Evans concluyó que los chorros pueden formarse justo fuera de los agujeros negros que tienen un giro retrógrado, o que giran en sentido contrario a su disco de acreción.
Para llegar a esta conclusión, Evans y sus colegas del Centro de Astrofísica de Harvard-Institución Smithsonian, en Mssachusetts, la Universidad de Yale en Connecticut y la Universidad de Keele y la Universidad de Hertfordshire en el Reino Unido, analizaron los datos espectrales recogidos por el Observatorio Suzaku, un satélite japonés lanzado en 2005 en colaboración con la NASA, de un agujero negro supermasivo con un chorro ubicado a unos 800 millones de años luz en un AGN denominado 3C 33.
Aunque los agujeros negros no pueden verse, los científicos pueden determinar su tamaño, ubicación y otras propiedades al usar telescopios sensibles para detectar el calor que generan, el cual es visto como rayos-X. También pueden ver las marcas de la emisión de rayos-X del interior del disco de acreción que está ubicado cerca del borde del agujero negro, la cual se produce como consecuencia del anillo extremadamente caliente denominado corona que se encuentra sobre el disco que un observatorio como Suzaku puede detectar. Por otra parte, una porción de esta luz pasa desde la corona al disco de acreción del agujero negro y es reflejado desde la superficie del disco, produciendo una marca particular conocida como joroba de reflexión de Compton, que también es detectada por Suzaku.
Sin embargo, el equipo de Evans nunca encontró una joroba de reflexión de Compton en la emisión de rayos-X de 3C 33. Lo cual significa que no hay nada para reflejar la luz de la corona y que un disco de acreción para un agujero negro con un chorro no es posible. Los científicos creen que la ausencia se debe a la presencia de una rotación retrógrada, la cual empuja fuera de órbita a la parte más interna del material de acreción como resultado de la relatividad general, o empuje gravitacional entre las masas. Esta ausencia crea una brecha entre el disco y el centro del agujero negro que lleva a la acumulación de campos magnéticos que proveen la energía para mantener a un chorro.
Según Evans, esta investigación avanzará cuando en agosto de 2011 la NASA lance al Dispositivo del Telescopio Espectroscópico Nuclear (NuSTAR) que es de diez a cincuenta veces más sensible que la tecnología actual para los espectros y a la joroba de reflexión de Compton.
Más información:
Artículo en el MIT
Descripción de la Misión ASTRO-EII (Suzaku) en el sitio de la NASA
Fuente: MIT.