Crédito: ESO/Juneau et al.

Al acecho, a unos 70 millones de años luz de distancia de la Tierra, en la constelación de Grus, se encuentra la galaxia NGC 7582, una galaxia espiral que alberga un agujero negro supermasivo en su núcleo. Estas imágenes fueron captadas como parte de un estudio utilizando el instrumento MUSE, instalado en el Very Large Telescope (VLT) de ESO, para descubrir el efecto de un agujero negro activo en la formación de estrellas en la galaxia.

La galaxia contiene un núcleo activo (AGN por sus siglas en inglés), un motor central extremadamente energético impulsado por el agujero negro supermasivo que devora el material más cercano. En este proceso, la materia se calienta, lanzando enormes cantidades de energía y poderosos vientos hacia el área circundante. Pero, ¿qué efecto tiene esto en la galaxia en general?

Para averiguarlo, un reciente estudio, dirigido por Stéphanie Juneau, de NOIRLab (Estados Unidos), analizó la distribución de diferentes elementos ionizados en la galaxia. La imagen de la derecha muestra oxígeno, nitrógeno e hidrógeno en azul, verde y rojo respectivamente. Las áreas rojas brillantes son regiones de alta actividad de formación estelar, mientras que las regiones azules dominantes muestran el material en forma de cono que fluye hacia el exterior del núcleo activo. La imagen de la izquierda, que cubre la misma área, muestra una vista más clásica de esta galaxia, con carriles de polvo que oscurecen la luz estelar azul y naranja.

MUSE también permitió al equipo mapear el movimiento de las estrellas y el gas. Descubrieron que NGC 7582 puede tener una estructura que rodea a su agujero negro supermasivo central y protege al resto de la galaxia de la potente emisión de energía que proviene del núcleo activo, desviándola y alejándola de ella en forma de un viento extremadamente poderoso.

Fuente:  Observatorio Europeo Austral

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Concepto artístico del agujero negro detectado en NGC 1850 deformando a su estrella compañera. Crédito: ESO/M. Kornmesser

Utilizando el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (VLT de ESO), un equipo de astrónomos ha descubierto un pequeño agujero negro fuera de la Vía Láctea al observar cómo influye en el movimiento de una estrella cercana. Es la primera vez que se utiliza este método de detección para revelar la presencia de un agujero negro fuera de nuestra galaxia. El método podría ser clave para revelar la presencia de agujeros negros ocultos en la Vía Láctea y galaxias cercanas y para ayudar a arrojar luz sobre cómo se forman y evolucionan estos misteriosos objetos.

El agujero negro recién descubierto fue detectado en NGC 1850, un cúmulo de miles de estrellas situado a unos 160 000 años luz de distancia en la Gran Nube de Magallanes, una galaxia vecina de la Vía Láctea.

"Observamos todas y cada una de las estrellas de entre ese cúmulo y, como Sherlock Holmes cuando seguía los pasos en falso de una banda criminal con su lupa, tratamos de encontrar alguna evidencia de la presencia de agujeros negros, aunque sin verlos directamente", afirma Sara Saracino, del Instituto de Investigación Astrofísica de la Universidad John Moores de Liverpool (Reino Unido), quien ha liderado esta investigación, aceptada para su publicación en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. “El resultado que mostramos representaría solo a uno de los criminales buscados, pero cuando has encontrado uno, estás en el buen camino de descubrir muchos otros en diferentes cúmulos".

Este primer "criminal" rastreado por el equipo resultó ser aproximadamente 11 veces más masivo que nuestro Sol. La pistola humeante que alertó al equipo sobre la pista de este agujero negro fue su influencia gravitacional en la estrella de cinco masas solares que lo orbita.

La comunidad astronómica ya había detectado previamente agujeros negros tan pequeños de "masa estelar" en otras galaxias captando el resplandor de rayos X emitido cuando tragan materia, o a partir de las ondas gravitacionales generadas cuando los agujeros negros chocan entre sí o con estrellas de neutrones.

Sin embargo, la mayoría de los agujeros negros de masa estelar no delatan su presencia a través de rayos X u ondas gravitacionales. "La presencia de la gran mayoría sólo puede revelarse dinámicamente", afirma Stefan Dreizler, miembro del equipo con sede en la Universidad de Gotinga (Alemania). “Cuando un agujero negro forma un sistema con una estrella, este afectará al movimiento de la estrella de forma sutil pero detectable, por lo que, con sofisticados instrumentos, seremos capaces de encontrarlos".

Este método dinámico, utilizado por Saracino y su equipo, podría permitir a la comunidad astronómica detectar muchos más agujeros negros y ayudar a descubrir sus misterios. "Cada detección que hagamos será importante para nuestra comprensión futura de los cúmulos estelares y de los agujeros negros que hay en ellos", afirma el coautor del estudio, Mark Gieles, de la Universidad de Barcelona (España).

La detección hecha en NGC 1850 marca la primera vez que se detecta un agujero negro en un joven cúmulo de estrellas (el cúmulo tiene solo unos 100 millones de años, un abrir y cerrar de ojos en escala astronómica). El uso de su método dinámico en cúmulos estelares similares podría revelar la presencia de un número aún mayor de agujeros negros jóvenes y arrojar nueva luz sobre cómo evolucionan. Al compararlos con agujeros negros más grandes y viejos, situados en cúmulos más antiguos, la comunidad astronómica podría comprender cómo crecen estos objetos alimentándose de estrellas o fusionándose con otros agujeros negros. Además, trazar la demografía de los agujeros negros en los cúmulos estelares mejora nuestra comprensión del origen de las fuentes de ondas gravitacionales.

Para llevar a cabo su búsqueda, el equipo utilizó datos recopilados durante dos años con el instrumento MUSE (Multi Unit Spectroscopic Explorer), instalado en el VLT de ESO, ubicado en el desierto chileno de Atacama. “MUSE nos permitió observar áreas muy concurridas, como las regiones más internas de los cúmulos estelares, analizando la luz de todas y cada una de las estrellas cercanas. El resultado neto es información sobre miles de estrellas en una sola toma, al menos 10 veces más que con cualquier otro instrumento", señala el coautor Sebastian Kamann, un experto y veterano en el instrumento MUSE del Instituto de Investigación Astrofísica de Liverpool. Esto permitió al equipo detectar la extraña estrella cuyo movimiento peculiar señalaba la presencia del agujero negro. Los datos del Experimento de Lentes Gravitacionales Ópticas de la Universidad de Varsovia y del Telescopio Espacial Hubble de la NASA/ESA les permitieron medir la masa del agujero negro y confirmar sus hallazgos.

El Extremely Large Telescope (Telescopio Extremadamente Grande) de ESO, en Chile, que comenzará a operar a finales de esta década, permitirá a los astrónomos encontrar aún más agujeros negros ocultos. "Definitivamente, el ELT revolucionará este campo", afirma Saracino. “Nos permitirá observar estrellas considerablemente más débiles en el mismo campo de visión, así como buscar agujeros negros en cúmulos globulares ubicados a distancias mucho mayores".

Fuente: Observatorio Europeo Austral 11/11/2021