El entorno de un agujero negro supermasivo reveló

Un equipo internacional de astrónomos, entre ellos dos investigadores del CNRS (1), ha revelado nuevos datos sobre el medio ambiente que rodea una de las más brillantes de los agujeros negros supermasivos conocidos. Los científicos han descubierto una corona de gas muy caliente, con una temperatura de alrededor de diez millones de grados Celsius, que gira alrededor del agujero negro. También han puesto de manifiesto la existencia de fuertes vientos hechos de nubes frías y densas de gas rodeadas por más caliente, el gas más difusa. Según los astrónomos, estos vientos son lanzadas al espacio desde el agujero negro y desde el centro de la galaxia a velocidades superiores a 700 km / s. Los resultados, que fueron obtenidos con cinco telescopios espaciales, en particular, de la ESA XMM-Newton e INTEGRAL (2), son objeto de siete artículos a ser publicados en la revista Astronomy & Astrophysics del 29 de septiembre. Se debería hacer más fácil la interpretación de las observaciones obtenidas de otras galaxias un agujero negro supermasivo.

Los agujeros negros supermasivos con masas de varios cientos de millones de veces la del Sol se encuentran en el centro de la mayoría de las galaxias masivas. Contrariamente a la creencia popular, no se traguen toda la materia (gas y polvo) que los rodea. El gas y la caída en polvo hacia el agujero negro, por lo general formando un disco que gira alrededor de él. La materia que cae libera cantidades fenomenales de la radiación ultravioleta y, principalmente rayos-X. La emisión de esta radiación es a veces tan fuerte que desvía parte de la materia fuera del agujero negro, la formación de vientos que pueden alcanzar varios cientos de km / s. Sin embargo, el entorno de agujeros negros supermasivos es todavía poco conocida. ¿Qué tipo de materia les rodea? ¿Dónde y cómo son los flujos más cercanos de la materia se formó?

Un equipo internacional de astrofísicos ha logrado observar, cartografiar y caracterizar, con una precisión sin igual hasta la fecha, el medio ambiente de uno de los más brillantes de los agujeros negros supermasivos conocidos, situados en el centro de la galaxia distante Markarian 509. Para obtener esta visión sin precedentes de las regiones centrales de MKN 509, los investigadores utilizaron cinco grandes telescopios espaciales.El punto culminante de la campaña, llevada a cabo en 2009, fue la observación repetida y simultánea en un período de seis semanas de la radiación emitida por mkn 509 (3) en todo el espectro de lo visible a longitudes de onda de rayos gamma, con la ESA, XMM-Newton y nave espacial INTEGRAL.

Corona Caliente como convertidor de energía
El primer resultado: el agujero negro supermasivo, cuya masa es de 300 millones de veces la del Sol, está rodeado por un disco de gas que emite la radiación ultravioleta (4). Los investigadores han observado un gas muy caliente (con una temperatura de varios millones de grados Celsius) formando una corona flotando por encima del disco. La corona absorbe la radiación ultravioleta y la re-emite a altas energías, en la región de baja energía, los rayos X (radiación que es, sin embargo varios cientos de veces más energéticos que la luz visible). El descubrimiento de la existencia de esta corona muy caliente, permite a los investigadores a entender mejor las observaciones realizadas por otras galaxias activas (galaxias que albergan agujeros negros supermasivos en su centro), que anteriormente eran difíciles de descifrar.  

Nubes densas de gas frío,
Por primera vez, los científicos han demostrado que la salida de la materia fue arrojada por el corazón de MKN 509 se compone de al menos cinco componentes distintos, con temperaturas que oscilan entre 20 000 y 1 millón de grados centígrados. También han encontrado que la mayor parte del gas presente en estos vientos provienen de regiones situadas a unos 15 años luz del agujero negro central. Los vientos están hechos de nubes frías y densas de gas rodeadas por más caliente, el gas más difusa.   

Los signos de colisión entre galaxias
Además, los investigadores recolectaron datos sobre el gas interestelar de la galaxia anfitriona, MKN 509. Este gas es fuertemente ionizado por la emisión de rayos X procedentes de la central de fuente de rayos X: los átomos son despojados de la mayoría o todos sus electrones cuando se irradia por una potente fuente de rayos X. Esto ha puesto de manifiesto la presencia de los gases de varios cientos de miles de años luz del agujero negro central. La caída hacia la mkn 509 a una velocidad de varios cientos de km / s, este gas puede ser consecuencia de una colisión pasado con una galaxia más pequeña, una colisión que puede haber causado 509 mkn de actividad actual.

Este consorcio agrupa a 26 astrofísicos de 21 organizaciones de todo el mundo: Jelle Kaastra, Costantini Elisa, Detmers Rob, Ebrero Jacobo, Pedro Jonker, Ciro Pinto, Eva Ratti, Cor de Vries en el Instituto Holandés de Investigación Espacial (SRON), Pierre- Olivier Petrucci, investigador del CNRS en el Instituto de Planetología y Astrofísica de Grenoble (CNRS / Université Joseph Fourier), Francia; Cappi Massimo Mauro Dadina (INAF-IASF, Bolonia, Italia); Arav Nahum (Virginia Tech, EE.UU.), Ehud Behar (Technion, Israel), Stefano Bianchi (Roma Tre, Italia), Josh Bloom, Chris Klein (Berkeley, EE.UU.), Alex Blustin (Universidad de Cambridge, Reino Unido), Graziella Branduardi-Raymont, Missagh Mehdipour, Rebecca Smith (UCL, Reino Unido ), Jerry Kriss (STSI y la Universidad Johns Hopkins, EE.UU.), Piotr Lubinski (Torun, Polonia); Malzac Julien, investigador del CNRS en el Instituto de Investigación en Astrofísica et Planetología (CNRS / Université Paul Sabatier), Francia, Stéphane Paltani (ISDC , Ginebra, Suiza), Gabriele Ponti (Southampton, Reino Unido) y Katrien Steenbrugge (UCN, Chile y la Universidad de Oxford, Reino Unido).

 

Gas y polvo que gira alrededor de un agujero negro


© NASA / CXC / M.Weiss

Gas y polvo que gira alrededor de un agujero negro. Aunque parte de esta materia es atraída por el agujero negro y, finalmente, será absorbido, otra parte es arrojado, la formación de vientos.


 

Notas:

1 – En Francia, los dos laboratorios involucrados son el Instituto de Planetología y Astrofísica de Grenoble (CNRS / Université Joseph Fourier) y el Instituto de Investigación en Astrofísica et Planetología (CNRS / Université Paul Sabatier). Estas obras fueron financiadas en parte por el CNES. Los principales instrumentos Integral (SPI y ISGRI) que se utilizan en esta campaña se han desarrollado por el CNES y la CEA, que también están involucrados en su en vuelo de calibración y monitoreo. 
2 – Agencia Espacial Europea. 
3 – El espectrómetro LETG el Chandra de la NASA de rayos-X satélite y el espectrómetro de COS en el Telescopio Espacial Hubble fueron utilizados para realizar estas observaciones. El Swift satélite de rayos X también se utilizó antes y después de estas observaciones con el fin de monitorear el comportamiento de la fuente antes y después de la campaña. 
4 – La radiación que es un poco más enérgica que la luz visible, pero mucho menos energía que la X- los rayos.

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