El Hubble descubre un agujero negro supermasivo que viaja por el espacio fuera de control

Astrofísicos presentan evidencia de lo que creen que es un agujero negro supermasivo fuera de control que atraviesa el espacio e interactúa con el medio circungaláctico.

En su investihación informan del descubrimiento fortuito de una característica lineal en imágenes de la Advanced Camera for Surveys del telescopio espacial Hubble que podría ser una de estas estelas.

El artículo ha sido publicado por arXiv y aún no ha sido revisado por pares. Su autor principal es Pieter van Dokkum, catedrático de Astronomía y Física de la Universidad de Yale, informa Universe Today.

Normalmente, los agujeros negros supermasivos (SMBH por sus siglas en inglés) quedan atrapados en el centro de las galaxias, donde permanecen. Pero los científicos creen que en raras circunstancias pueden escapar. En su artículo, los autores explican cómo un agujero negro supermasivo puede ser expulsado de su galaxia anfitriona.

Siempre comienzan cuando las galaxias se fusionan. Esto lleva a la formación de un agujero negro supermasivo binario en el centro del remanente de la fusión.

El binario puede ser muy longevo y sobrevivir hasta mil millones de años antes de fusionarse. Si durante ese tiempo, un tercer agujero negro supermasivo alcanza el centro galáctico, entonces una interacción de tres cuerpos puede dar a uno de los agujeros negros un impulso de velocidad, y puede ser expulsado de la galaxia.

Los astrónomos reconocen un par de formas de identificar un SMBH fuera de control. La forma más sencilla es si el agujero está absorbiendo activamente material como un núcleo galáctico activo y puede identificarse por su luminosidad. "Para tales objetos", escriben los autores, "la presencia de un SMBH no está en duda, pero puede ser difícil determinar si son agujeros negros 'desnudos' o los núcleos de galaxias en fusión".

Otra forma es por la masa estelar que arrastra consigo el agujero rebelde. Cuando un SMBH es expulsado, su enorme fuerza gravitatoria arrastra consigo algunas estrellas. Pero sin la luminosidad de un AGN, la penumbra dificulta la identificación del agujero y sus compañeras estelares desde una gran distancia.

Una tercera forma en que los astrónomos podrían reconocer un SMBH potencial es por el efecto que tiene en el gas difuso del medio circungaláctico (CGM) a su paso por él.

Descubrimiento con el Hubble

"La interacción de un agujero negro supermasivo fuera de control con el CGM puede conducir a la formación de una estela de gas en estado de choque y estrellas jóvenes detrás de ella", escriben los autores. En su artículo, informan del descubrimiento fortuito de una característica lineal en imágenes de la Advanced Camera for Surveys del Hubble que podría ser una de estas estelas.

Cuando un SMBH atraviesa hidrógeno ionizado en el CGM, produce un frente de choque con una larga estela detrás. En la estela, las nubes de gas pueden enfriarse y formar estrellas que parecen nudos. Los investigadores analizaron tres de los nudos de la estela lineal y midieron su edad y metalicidad.

La teoría y los modelos muestran que las estrellas más jóvenes formadas en la estela deberían tener menos de 30 millones de años. Cuando los investigadores midieron sus propiedades, comprobaron que los tres nudos se encuentran dentro del intervalo de edades establecido por los modelos. También están dentro del rango de metalicidades y contenido de polvo.

Si la galaxia anfitriona expulsó un SMBH, la galaxia debería mostrar signos de perturbación. Los SMBH son extraordinariamente masivos, y tanta masa no puede moverse a través de una galaxia sin moldearla. El equipo examinó la galaxia que generó el SMBH y descubrió que su morfología estaba alterada.

Sin embargo, existe otra posible explicación para el rasgo lineal. Podría tratarse de un chorro de agujero negro en lugar de un SMBH rebelde. En las condiciones adecuadas, los chorros de los agujeros negros también pueden provocar choques de gas en la CGM y dar lugar a la formación de estrellas. "Hay dos ejemplos cercanos bien estudiados de chorros que desencadenan la formación de estrellas", afirman los autores. Uno de ellos es el llamado Objeto de Minkowski.

Los autores reconocen que la explicación del chorro del agujero negro es una posibilidad, pero dicen que tiene demasiados problemas. Las líneas de emisión visibles no son una propiedad de los chorros de los agujeros negros, y no hay pruebas de actividad nuclear. También hay un problema con la morfología.

"Un problema más grave es que la morfología de la característica no coincide con las simulaciones u observaciones de formación estelar inducida por chorros", explican los autores.

Se decantan por un SMBH fuera de control como la mejor explicación para los datos y las observaciones.

"Las proporciones de las líneas, los colores y la morfología general son coherentes con un SMBH eyectado que se desplaza a gran velocidad por la CGM y desencadena la formación estelar", escriben.