Los astrónomos detectan una megaerupción de un agujero negro supermasivo en un cúmulo de galaxias distante

Parte del gas fue expulsado del agujero negro supermasivo, ubicado en el centro del cúmulo de galaxias SDSS J1531+3414 (SDSS J1531 para abreviar), a través de la erupción, que finalmente se enfrió lo suficiente como para formar numerosos cúmulos de estrellas.

SDSS J1531 es un cúmulo de galaxias masivo que contiene cientos de galaxias individuales y enormes reservas de gas caliente y materia oscura.

En el corazón de SDSS J1531, chocan dos de las galaxias más grandes del cúmulo.

Rodeando a estos gigantes fundidos hay una colección de 19 grandes cúmulos de estrellas, llamados supercúmulos, dispuestos en forma de «S» que se asemeja a cuentas en una cuerda.

El Dr. Osase Omoruyi del Centro de Astrofísica de Harvard y Smithsonian y sus colegas utilizaron el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, el conjunto de radio LOFAR y otros telescopios para comprender cómo probablemente se formó esta cadena inusual de cúmulos de estrellas.

Su descubrimiento de evidencia de una antigua erupción titánica en SDSS J1531 proporcionó una pista vital.

La llamarada probablemente ocurrió cuando el agujero negro supermasivo en el centro de una de las grandes galaxias produjo un chorro extremadamente poderoso.

A medida que el chorro se movía por el espacio, empujaba el gas caliente circundante lejos del agujero negro, creando una cavidad gigantesca.

«Ya estamos estudiando este sistema tal como existía hace 4 mil millones de años, poco después de que se formara la Tierra», dijo el Dr. Omoruyi.

«Esta antigua cavidad, un fósil del efecto del agujero negro en la galaxia anfitriona y sus alrededores, nos habla de un evento clave que ocurrió casi 200 millones de años antes en la historia del cúmulo».

La evidencia de una cavidad proviene de las brillantes “alas” de emisión de rayos X, vistas con Chandra, rastreando gas denso cerca del centro de SDSS J1531.

Estas alas constituyen el borde de la cavidad y el gas menos denso entre las dos forma parte de la cavidad.

LOFAR muestra ondas de radio provenientes de los restos de partículas energéticas del jet que llenan la cavidad gigante.

En conjunto, estos datos proporcionan evidencia convincente de una explosión antigua y masiva.

Los astrónomos también descubrieron gases fríos y calientes ubicados cerca de la abertura de la cavidad, detectados con el Atacama Large Millimeter and Submillimeter Array (ALMA) y el telescopio Gemini North, respectivamente.

Argumentan que parte del gas caliente alejado del agujero negro finalmente se enfrió para formar gas frío y caliente.

Creen que los efectos de las mareas de las dos galaxias fusionadas comprimieron el gas a lo largo de trayectorias curvas, lo que llevó a la formación de cúmulos de estrellas en forma de «cuentas en una cuerda».

«Reunimos una secuencia probable de eventos en este grupo que ocurrieron en una amplia gama de distancias y tiempos», dijo el Dr. Grant Tremblay, también del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian.

«Todo comenzó con un agujero negro de una pequeña fracción de un año luz de diámetro, que formó una cavidad de casi 500.000 años luz de ancho».

«Este único evento desencadenó la formación de cúmulos de estrellas jóvenes casi 200 millones de años después, cada uno de unos pocos miles de años luz de diámetro».

Los autores sólo ven ondas de radio y una cavidad provenientes de un solo chorro, pero los agujeros negros suelen disparar dos chorros en direcciones opuestas.

También observaron emisiones de radio más alejadas de las galaxias que podrían ser restos de un segundo chorro, pero no estaban asociadas con una cavidad detectada.

Especulan que las señales de radio y rayos X de la otra llamarada podrían haberse desvanecido hasta el punto de volverse indetectables.

«Creemos que nuestra evidencia de esta enorme erupción es sólida, pero más observaciones con Chandra y LOFAR ayudarían a confirmar el caso», dijo el Dr. Omoruyi.

«Esperamos aprender más sobre el origen de la cavidad que ya hemos detectado y encontrar la esperada al otro lado del agujero negro».

A papel Los resultados se publicarán en el Revista de astrofísica.

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Osase Omoruyi y otros. 2024. Formación estelar “Beads on a String” vinculada a una de las explosiones AGN más poderosas observadas en un cúmulo de galaxias de núcleo frío. apj, en la prensa; arXiv:2312.06762