Los científicos utilizan la nave espacial XRISM para predecir el destino de la materia alrededor de un agujero negro supermasivo
La Semana del Agujero Negro está en pleno apogeo en este momento y, para celebrarlo, la NASA ha publicado impresionantes observaciones del núcleo de una galaxia espiral distante, así como del agujero negro supermasivo que reside en ese núcleo.
Las observaciones fueron realizadas por la Misión de Espectroscopía e Imágenes de Rayos X (XRISM), liderada por la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) con contribuciones de la NASA; Mostrando el centro de la galaxia espiral NGC 4151.
Esta galaxia, ubicada a unos 43 millones de años luz de distancia (más su agujero negro supermasivo, que tiene una masa estimada equivalente a 20 millones de soles) se ve en un rojo vibrante y un azul brillante gracias a la adición de ondas de radio. Esta adición proviene de datos del Very Large Array (VLA) y del Isaac Newton Telescope Array.
Sin embargo, las notas XRISM (pronunciadas “crisis”) son más que su valor estético. Un telescopio espacial de rayos X ha podido discernir firmas de hierro en un núcleo galáctico activo (AGN), y esto podría ayudar a determinar el destino de la materia que orbita alrededor de su monstruoso agujero negro.
Relacionado: Una imagen de la región central de la galaxia espiral NGC 4151, que alberga un agujero negro supermasivo.
“El solucionador de XRISM capturó una imagen detallada Dominio “Para la región alrededor del agujero negro”, dijo Brian Williams, científico del proyecto XRISM de la NASA en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard. Dijo en un comunicado. “Los picos y valles son como huellas dactilares químicas que pueden decirnos qué elementos están presentes y revelar pistas sobre el destino de la materia a medida que se acerca a un agujero negro”.
Unidad de agujero negro supermasivo
Como todos los núcleos galácticos activos, el motor central de NGC 4151 brilla intensamente porque está impulsado por un agujero negro supermasivo que se alimenta activamente de la materia circundante.
Sin embargo, no todos los agujeros negros supermasivos son tan codiciosos. Por ejemplo, Sagitario A* (Sgr A*), en el corazón de nuestra galaxia, la Vía Láctea, tiene una dieta tan escasa que si fuera humano, sobreviviría con aproximadamente un grano de arroz cada millón de años.
Por otro lado, en el caso de los núcleos galácticos activos, el gas y el polvo que alimentan el agujero negro gigante forman una nube plana, llamada disco de acreción, alrededor del propio agujero negro. La inmensa gravedad del agujero negro también genera intensas fuerzas de marea en este disco de acreción, calentando el disco y haciéndolo brillar intensamente.
Además, la materia que no cae en la boca de un monstruoso agujero negro puede ser dirigida hacia los polos del cuerpo mediante potentes campos magnéticos que aceleran estas partículas a velocidades cercanas a la luz, provocando que se liberen en forma de chorros gemelos, uno de cada polo. Esta situación va acompañada de una explosión de radiación electromagnética que, cuando se combina con las emisiones del disco de acreción, a menudo hace que el AGN sea más brillante que la luz combinada de todas las estrellas de la galaxia circundante.
El AGN en NGC 4151 es particularmente brillante, incluso para una región tan activa de la galaxia, y muestra un alto nivel de contraste. Esto, combinado con el hecho de que se encuentra en el corazón de una de las galaxias activas más cercanas conocidas, hace que el agujero negro de NGC 4151 sea un tema de estudio ideal.
Los núcleos activos han sido examinados previamente por el Telescopio Espacial Hubble y el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA, en un intento de aprender más sobre la interacción entre el agujero negro supermasivo y su entorno. Comprender la dinámica de estas dos cosas podría revelar cómo el crecimiento de estos gigantes cósmicos afecta el crecimiento de las galaxias que los rodean.
XRISM cuenta calorías
XRISM tiene una ventaja especial sobre Hubble cuando se trata de estudiar el AGN en NGC 4151. Esta galaxia resulta ser inusualmente brillante en los rayos X específicos que XRISM es experto en estudiar.
Utilizando su herramienta Resolve, que estudia el universo con solo 36 píxeles, XRISM pudo reconstruir el espectro de luz proveniente de los AGN. Debido a que los elementos y compuestos químicos absorben y emiten luz en distintas longitudes de onda, dejan sus “huellas digitales” en dichos espectros. Efectivamente, en el espectro de solución del núcleo de NGC 4151, los científicos pudieron identificar energías asociadas con el pico AGN debajo de la línea de emisión característica asociada con el elemento hierro.
Los científicos han planteado la hipótesis de que la mayor parte del poder de los AGN aparece a través de rayos X que se originan en regiones de materia caliente y en llamas que se encuentran en el disco de acreción cerca del agujero negro central. Cuando estos rayos X se reflejan en las regiones más frías y densas de la misma nube arremolinada de materia, se cree que hacen que el hierro en esas regiones brille, lo que en realidad explica este descubrimiento.
Esto significa que el descubrimiento de hierro y el pico de rayos X alrededor de este agujero negro supermasivo ofrece una imagen más clara de los fenómenos que se encuentran en tales discos y manchas explosivas.
El espectro de los núcleos galácticos activos en el núcleo de NGC 4151 también muestra distintas líneas de absorción del hierro en sus alrededores. El hierro parece ser absorbido y no emitido en estas regiones porque son más frías que los puntos ardientes en el disco de acreción cerca del agujero negro.
Toda esta radiación es aproximadamente 2.500 veces más energética que la luz en la región visible del espectro electromagnético, el único tipo de luz que nuestros ojos han evolucionado para ver.
Aunque este resultado particular de XRISM se centra en el hierro, este no es de ninguna manera el único elemento que el telescopio de rayos X puede discernir. El satélite también puede detectar elementos de azufre, calcio, argón y otros en núcleos galácticos activos (así como en otros cuerpos celestes), según la fuente.
Cada uno de estos elementos puede contarles a los científicos un aspecto diferente de las historias de los cuerpos celestes que los rodean, o incluso los componen. Esto convierte a XRISM en una herramienta vital en la astronomía futura y en los esfuerzos por decodificar el cielo de rayos X.
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