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Reliquias de las primeras galaxias masivas

'Red Nuggets': pepitas rojas - Reliquias de las primeras galaxias masivas

Sci Tech Daily

Reliquias de las primeras galaxias masivas
Ilustración del artista e imagen de rayos X de la galaxia "nugget roja" Mrk 1216. Créditos: Rayos X: NASA / CXC / MTA-Eötvös University / N. Werner et al., Crédito de la ilustración: NASA / CXC / M. Weiss

Por Molly Porter, NASA Marshall Space Flight Center Junio 22 de 2018


  • Los agujeros negros centrales pueden ser la fuerza motriz en la cantidad de formación de estrellas que se produce en un cierto tipo de galaxia rara.
  • Las 'pepitas rojas' son las reliquias de las primeras galaxias masivas que se formaron dentro de un billón de años después del Big Bang.
  • Si bien la mayoría de las pepitas rojas se fusionaron con otras galaxias, algunas permanecieron intactas a lo largo de la historia del Universo.
  • Los astrónomos usaron Chandra para aprender más sobre cómo los agujeros negros en estas galaxias afectan la formación de estrellas.


Hace aproximadamente una década, los astrónomos descubrieron una población de galaxias pequeñas pero masivas llamadas "pepitas rojas". Un nuevo estudio que utiliza el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA indica que los agujeros negros han aplastado la formación de estrellas en estas galaxias y pueden haber utilizado algunas de las combustible estelar para crecer a proporciones inusualmente masivas.

Las pepitas rojas fueron descubiertas por primera vez por el Telescopio Espacial Hubble a grandes distancias de la Tierra, lo que corresponde a veces solo unos tres o cuatro mil millones de años después del Big Bang. Son reliquias de las primeras galaxias masivas que se formaron en solo mil millones de años después del Big Bang. Los astrónomos piensan que son los antepasados ​​de las galaxias elípticas gigantes vistas en el Universo local. Las masas de pepitas rojas son similares a las de las galaxias elípticas gigantes, pero solo tienen una quinta parte de su tamaño.

Mientras que la mayoría de las pepitas rojas se fusionaron con otras galaxias durante miles de millones de años, un pequeño número logró pasar inadvertido por la larga historia del cosmos. Estos nuggets rojos indemnes representan una oportunidad de oro para estudiar cómo las galaxias y el agujero negro supermasivo en sus centros actúan durante miles de millones de años de aislamiento.

Por primera vez, Chandra se ha utilizado para estudiar el gas caliente en dos de estas pepitas rojas aisladas, MRK 1216 y PGC 032673. Se encuentran a solo 295 millones y 344 millones de años luz de la Tierra respectivamente, en lugar de miles de millones de años luz para los primeros nuggets rojos conocidos. Este gas caliente que emite rayos X contiene la huella de actividad generada por los agujeros negros supermasivos en cada una de las dos galaxias.


link: https://www.youtube.com/watch?v=4gYMGSIuvqg

"Estas galaxias han existido durante 13 mil millones de años sin haber interactuado con otra de su tipo", dijo Norbert Werner de la Universidad de MTA-Eötvös Lendület Hot Universe y Astrophysics Research Group en Budapest, Hungría, quien dirigió el estudio. "Estamos descubriendo que los agujeros negros en estas galaxias toman el control y el resultado no es bueno para las nuevas estrellas que intentan formarse".

Los astrónomos saben desde hace tiempo que el material que cae hacia los agujeros negros se puede redirigir hacia afuera a altas velocidades debido a los campos gravitacionales y magnéticos intensos. Estos chorros de alta velocidad pueden amortiguar la formación de estrellas. Esto sucede porque las explosiones de la vecindad del agujero negro proporcionan una poderosa fuente de calor, evitando que el gas interestelar caliente de la galaxia se enfríe lo suficiente como para permitir que se formen grandes cantidades de estrellas.

La temperatura del gas caliente es más alta en el centro de la galaxia MRK 1216 en comparación con su entorno, mostrando los efectos del calentamiento reciente por el agujero negro. Además, se observa emisión de radio desde el centro de la galaxia, una firma de chorros de agujeros negros. Finalmente, la emisión de rayos X desde la vecindad del agujero negro es aproximadamente cien millones de veces menor que un límite teórico sobre qué tan rápido puede crecer un agujero negro -llamado "límite de Eddington" - donde la presión de radiación externa se equilibra con la atracción hacia adentro de la gravedad. Este bajo nivel de emisión de rayos X es típico de los agujeros negros que producen chorros. Todos estos factores proporcionan una fuerte evidencia de que la actividad generada por los agujeros negros supermasivos centrales en estas galaxias rojas está suprimiendo la formación de nuevas estrellas.

Los agujeros negros y el gas caliente pueden tener otra conexión. Los autores sugieren que gran parte de la masa del agujero negro puede haberse acumulado a partir del gas caliente que rodea ambas galaxias. Los agujeros negros tanto en MRK 1216 como en PGC 032873 se encuentran entre los más conocidos, con masas estimadas de aproximadamente cinco mil millones de veces la del Sol, basadas en observaciones ópticas de las velocidades de las estrellas cerca de los centros de las galaxias. Además, las masas del agujero negro MRK 1216 y posiblemente el de PGC 032873 se estiman en un pequeño porcentaje de las masas combinadas de todas las estrellas en las regiones centrales de las galaxias, mientras que en la mayoría de las galaxias, la relación es de aproximadamente diez veces menos

"Aparentemente, abandonados a sus propios recursos, los agujeros negros pueden actuar como un matón", dijo el coautor Kiran Lakhchaura, también de la Universidad MTA-Eötvös.

"No solo impiden que se formen nuevas estrellas", dijo el coautor Massimo Gaspari, un becario Einstein de la Universidad de Princeton, "también pueden tomar parte de ese material galáctico y usarlo para alimentarse".

Además, el gas caliente en y alrededor de PGC 032873 es aproximadamente diez veces más débil que el gas caliente alrededor de MRK 1216. Debido a que ambas galaxias parecen haber evolucionado de forma aislada durante los últimos 13 mil millones de años, esta diferencia podría haber surgido de estallidos más feroces de Agujero negro PGC 032873 en el pasado, que sopló la mayor parte del gas caliente de distancia.

"Los datos de Chandra nos dicen más sobre cómo ha sido el largo y solitario viaje a través del tiempo cósmico para estas galaxias rojas", dijo la coautora Rebecca Canning de la Universidad de Stanford. "Aunque las galaxias no han interactuado con otros, han mostrado mucha confusión interna".


Un documento que describe estos resultados en el último número de la publicación Monthly Notices of the Royal Astronomical Society y está disponible en línea (http://lanl.arxiv.org/abs/1711.09983). El Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el programa Chandra para la Dirección de Misiones Científicas de la NASA en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsonian de Cambridge, Massachusetts, controla la ciencia y las operaciones de vuelo de Chandra.

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