Hay un monstruo invisible suelto, atravesando el espacio intergaláctico tan rápido que si estuviera en nuestro sistema solar, podría viajar de la Tierra a la Luna en 14 minutos. Este agujero negro supermasivo, que pesa hasta 20 millones de soles, ha dejado atrás una “estela” nunca antes vista de 200.000 años luz de estrellas recién nacidas, el doble del diámetro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Es probable que sea el resultado de un raro y extraño juego de billar galáctico entre tres agujeros negros masivos.
En lugar de engullir estrellas delante de él, como un Pac-Man cósmico, el veloz agujero negro está arando en gas frente a él para desencadenar la formación de nuevas estrellas a lo largo de un estrecho corredor. El agujero negro está rayando demasiado rápido para tomarse un tiempo para un bocadillo. Nada parecido se ha visto antes, pero fue capturado accidentalmente por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA.
Esta es una impresión artística de un agujero negro supermasivo fuera de control que fue expulsado de su galaxia anfitriona como resultado de una pelea entre él y otros dos agujeros negros. A medida que el agujero negro atraviesa el espacio intergaláctico, comprime el tenue gas frente a él. Esto precipita el nacimiento de estrellas azules calientes. Esta ilustración se basa en las observaciones del Telescopio Espacial Hubble de una “estela” de estrellas de 200.000 años luz de largo detrás de un agujero negro que escapa. Para obtener más detalles, lea la Descripción del texto extendido. Créditos: NASA, ESA, Leah Hustak (STScI)
“Creemos que estamos viendo una estela detrás del agujero negro donde el gas se enfría y es capaz de formar estrellas. Por lo tanto, estamos viendo la formación de estrellas detrás del agujero negro”, dijo Pieter van Dokkum de la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut. “Lo que estamos viendo son las consecuencias. Al igual que la estela detrás de un barco, estamos viendo la estela detrás del agujero negro”. El rastro debe tener muchas estrellas nuevas, dado que es casi la mitad de brillante que la galaxia anfitriona a la que está vinculado.
El agujero negro se encuentra en un extremo de la columna, que se extiende hasta su galaxia madre. Hay un nudo notablemente brillante de oxígeno ionizado en la punta más externa de la columna. Los investigadores creen que el gas probablemente está siendo chocado y calentado por el movimiento del agujero negro que golpea el gas, o podría ser radiación de un disco de acreción alrededor del agujero negro. “El gas frente a él se sorprende debido a este impacto supersónico de muy alta velocidad del agujero negro que se mueve a través del gas. No se sabe realmente cómo funciona exactamente”, dijo van Dokkum.
“Esto es pura casualidad de que nos topamos con él”, agregó van Dokkum. Estaba buscando cúmulos globulares de estrellas en una galaxia enana cercana. “Estaba escaneando la imagen del Hubble y luego noté que tenemos una pequeña racha. Inmediatamente pensé: ‘oh, un rayo cósmico golpeando el detector de la cámara y causando un artefacto de imagen lineal’. Cuando eliminamos los rayos cósmicos nos dimos cuenta de que todavía estaba allí. No se parecía a nada que hayamos visto antes”.
Esta foto de archivo del Telescopio Espacial Hubble captura una curiosa característica lineal que es tan inusual que primero fue descartada como un artefacto de imágenes de las cámaras del Hubble. Pero las observaciones espectroscópicas de seguimiento revelan que es una cadena de 200.000 años luz de estrellas azules jóvenes. Un agujero negro supermasivo se encuentra en la punta del puente en la parte inferior izquierda. El agujero negro fue expulsado de la galaxia en la parte superior derecha. Comprimió gas a su paso para dejar un largo rastro de jóvenes estrellas azules. Nada como esto se ha visto antes en el universo. Este evento inusual ocurrió cuando el universo tenía aproximadamente la mitad de su edad actual. Créditos: NASA, ESA, Pieter van Dokkum (Yale); Procesamiento de imágenes: Joseph DePasquale (STScI)
Debido a que era tan extraño, van Dokkum y su equipo hicieron espectroscopia de seguimiento con los Observatorios WM Keck en Hawai. Él describe el rastro estelar como “bastante asombroso, muy, muy brillante y muy inusual”. Esto llevó a la conclusión de que estaba mirando las secuelas de un agujero negro volando a través de un halo de gas que rodea la galaxia anfitriona.
Este cohete intergaláctico es probablemente el resultado de múltiples colisiones de agujeros negros supermasivos. Los astrónomos sospechan que las dos primeras galaxias se fusionaron hace unos 50 millones de años. Eso reunió dos agujeros negros supermasivos en sus centros. Giraban uno alrededor del otro como un agujero negro binario.
Luego vino otra galaxia con su propio agujero negro supermasivo. Esto sigue el viejo modismo: “dos son compañía y tres son una multitud”. Los tres agujeros negros que lo mezclaron llevaron a una configuración caótica e inestable. Uno de los agujeros negros robó impulso de los otros dos agujeros negros y fue expulsado de la galaxia anfitriona. El binario original puede haber permanecido intacto, o el nuevo agujero negro intruso puede haber reemplazado a uno de los dos que estaban en el binario original, y expulsado al compañero anterior.
Cuando el único agujero negro despegó en una dirección, los agujeros negros binarios se dispararon en la dirección opuesta. Hay una característica vista en el lado opuesto de la galaxia anfitriona que podría ser el agujero negro binario fuera de control. La evidencia circunstancial de esto es que no hay señales de que quede un agujero negro activo en el núcleo de la galaxia. El siguiente paso es hacer observaciones de seguimiento con el Telescopio Espacial James Webb de la NASA y el Observatorio de rayos X Chandra para confirmar la explicación del agujero negro.
El próximo Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA tendrá una vista gran angular del universo con la exquisita resolución del Hubble. Como telescopio de rastreo, las observaciones romanas podrían encontrar más de estas raras e improbables “rayas estelares” en otras partes del universo. Esto puede requerir aprendizaje automático utilizando algoritmos que son muy buenos para encontrar formas extrañas específicas en un mar de otros datos astronómicos, según van Dokkum.
Referencia: El trabajo de investigación se publicó el 6 de abril en The Astrophysical Journal Letters.
El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la ESA. El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, administra el telescopio. El Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore lleva a cabo operaciones científicas Hubble. STScI es operado para la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación en Astronomía, en Washington, D.C.
Publicado originalmente en nasa.gov