15/Ene/06

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Una batalla cósmica crea un túnel del tamaño de la Vía Láctea

Es producido por la lucha de fuerzas entre los agujeros negros y el gas interestelar en los racimos de galaxias.

(Naval Research Laboratory) - Usando el observatorio Chandra de rayos X para estudiar el gas a muchos millones de grados en el racimo Abell 2597 de nuestra galaxia, los científicos descubrieron un inusual túnel de rayos X, suficientemente grande como para que quepa entera dentro de él la galaxia Vía Láctea. El racimo, situado en una distancia de alrededor de mil millones de años luz, contiene un túnel en el gas caliente que mide casi 110.000 años luz por 36.000 años luz de tamaño. El túnel, que parece comenzar cerca del núcleo de la galaxia gigante central del racimo, puede tener más de 200 millones de años de antigüedad.

La imagen muestra el disturbado gas a multi millones de grados en Abell 2597. El rectágulo punteado muestra la escala de las dos imágenes inferiores. Recordando el centro de una mamzana invadida por un gusano, la emisión de rayos X en la imagen de abajo-izquierda muestra una cantidad de agujeros negros, así como un túnel en el gas caliente. La imagen de rayos X fue procesada para remover la emisión más suave y remarcar la estructura central, algo similar a cortar la manzana y observar una sección de corte de su parte central. La imagen de la derecha muestra una superposición (en azul) de la emisión de radio de baja frecuencia del agujero negro central supermasivo, que ha excavado un túnel del tamaño de nuestra galaxia en el gas caliente. Esta imagen fue presentada en la reunión de la American Astronomical Society en Washington, DC el 12 de enero 2006. Crédito de la foto: Clarke et al.

En las regiones centrales de estos racimos de galaxias se lleva a cabo una batalla constante. El gas caliente invade el núcleo del racimo y alimenta el agujero negro supermasivo que acecha allí. Mientras el agujero negro devora más y más, se vuelve activo y el material próximo se concentra en poderosos chorros de partículas altamente energéticas (los llamados chorros de radio) que surgen hacia fuera del gas caliente. Estos chorros relativistas, conteniendo partículas que se mueven cerca de la velocidad de la luz, excavan burbujas mientras se expanden, empujando a un lado el gas caliente. Como una invasión mal planeada, estos chorros le quitan la fuente de combustible al agujero negro central, lo que lleva a una "hambruna" temporal. Sin combustible para mantener el ataque, los chorros de radio cesan y el gas caliente puede invadir de nuevo la región central del racimo y la batalla comienza otra vez.

Estas nuevas observaciones de un túnel que conecta desde el agujero negro supermasivo central hasta una distancia casi siete veces el tamaño de la radio galaxia en Abell 2597, sugieren que el cuadro puede ser más complicado de lo que se pensó previamente. Las anteriores observaciones de radio en una longitud de onda de alrededor de 4 centímetros, publicadas en 1995 por Sarazin y sus colaboradores, mostraron que este sistema era anfitrión de una pequeña radio galaxia de solamente 25.000 años luz. Recientemente, Clarke y sus colaboradores obtuvieron nuevas observaciones de radio de baja frecuencia (longitud de onda de 90 centímetros) usando el conjunto muy grande (VLA, Very Large Array) de la Fundación Nacional de la Ciencia (National Science Foundation de EEUU), que vertieron nueva luz sobre la violenta historia de la radio galaxia central y su conexión con el túnel de rayos X. "Las observaciones de radio de baja frecuencia baja son sensibles a las partículas energéticas más viejas, lo que nos da medios de ir hacia atrás en el tiempo y mirar en las vidas pasadas de las radio galaxias", explica el Dr. Clarke. Estas nuevas observaciones revelaron que el túnel de rayos X está lleno de viejas partículas, invisibles en longitudes de onda más cortas, originadas probablemente de los últimos estallidos del agujero negro.

"Las observaciones de rayos X y de radio muestran que los agujeros negros supermasivos centrales de los racimos están en guerra con el gas de rayos X circundante", dice el Dr. Sarazin. "En Abell 2597, la pequeña fuente de radio reciente que es insuflada por el agujero negro supermasivo del centro de este racimo, es el comienzo de una nueva batalla. El túnel es como una cicatriz que queda de las batallas anteriores, demostrando que esta guerra se ha estado llevando a cabo durante miles de millones de años. El hecho de que el túnel se conecta con el agujero negro sugiere que éste está quebrando las defensas de los racimos en la misma área de gas donde tuvo éxito en el pasado".

Los astrónomos están lejos de entender las interacciones complejas entre los chorros de radio y el gas caliente en los racimos de galaxias. Las observaciones de nuevos fenómenos tales como el túnel en Abell 2597 son críticas, pues proporcionan pistas adicionales de cómo se produce la batalla entre el flujo interno de gas caliente y el avance exterior de los chorros de radio. Para lograr un progreso adicional en este campo se requieren observaciones sensibles en longitudes de onda aún más largas, pero desafortunadamente la capacidad de los telescopios de radio de baja frecuencia ya está en sus límites de sensibilidad y resolución.

Para enfrentarse con esta dificultad, los astrónomos de varias instituciones, a las que se conoce colectivamente como "consorcio del sudoeste", están contribuyendo a un esfuerzo por construir el telescopio de baja frecuencia más sensible y más grande del mundo, llamado conjunto de longitud de onda larga (LWA, Long Wavelength Array). El LWA funcionará en longitudes de onda entre 15 y 3,75 metros (ó 20 a 80 megaciclos), y tiene el potencial de producir una revolución en el estudio futuro de las radio galaxias y los racimos de galaxias.

Los planes actuales son que el LWA sea localizado cerca del VLA en Nuevo México. "Irónicamente, el LWA funcionará en las mismas frecuencias en las que Carl Jansky descubrió por primera vez la emisión de radio extraterrestres, lo que representa una vuelta a las raíces de la radioastronomía", apunta el Dr. Namir Kassim, radioastrónomo de la división de la Detección Remota del NRL.

El informe fue presentado a la reunión de la Sociedad Astronómica Noreamericana en Washington, DC, por el Dr. Tracy Clarke de Interferometrics de Inc. en Herndon, VA, y del Laboratorio de Investigación Naval (NRL) en Washington, DC; junto con los colaboradores del Dr. Craig Sarazin de la universidad de Virginia en Charlottesville, VA; el Dr. Elizabeth Blanton de la Universidad de Boston en Boston, MA; El Dr. Namir Kassim, también de NRL; y el Dr. Doris Neumann de CEA en Saclay, Francia.

Aportado por Eduardo J. Carletti