Para el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, ha pasado mucho tiempo entre cena y cena. El Telescopio Espacial Hubble de la NASA ha descubierto que el agujero negro comió su última gran cena hace unos 6 millones de años, cuando consumió una gran cantidad de gas circundante. Después de la comida, el atosigado agujero negro eructó hacia fuera una burbuja colosal de gas que pesa el equivalente de millones de soles y que ahora se expande hacia arriba y abajo del centro de nuestra galaxia.
Las inmensas estructuras, denominadas Burbujas de Fermi, fueron descubiertas por primera vez en 2010 por el Telescopio Espacial de Rayos Gamma de Fermi de la NASA. Pero observaciones recientes del Hubble sobre la burbuja del norte han ayudado a los astrónomos a determinar una edad más precisa para las burbujas y cómo llegaron a formarse.
La luz de varios cuasares distantes perfora la mitad norte de las burbujas de Fermi – una nube de gas expulsada por el agujero negro de la galaxia de la Vía Láctea. Inferior a la izquierda: la medición del gas que se mueve hacia y lejos de la Tierra, indicando que el material se está desplazando a gran velocidad. Hubble también observó la luz de los cuásares que pasaron fuera de la burbuja del norte. Arriba a la derecha: el gas en el trayecto de luz de un cuasar de este tipo no se mueve hacia o lejos de la Tierra. Este gas está en el disco de la Vía Láctea y no comparte las mismas características que el material probado dentro de la burbuja. Créditos: NASA, ESA y Z. Levy (STScI)
«Por primera vez, hemos trazado el movimiento del gas frío a través de una de las burbujas, lo que nos permitió trazar la velocidad del gas y calcular cuándo se formaron las burbujas, « dijo el investigador principal Rongmon Bordoloi del Massachusetts Institute of Technology en Cambridge. «Lo que encontramos es que un evento muy fuerte y enérgico ocurrió hace de 6 millones a 9 millones de años. Puede haber sido una nube de gas que fluyó hacia el agujero negro, que disparó chorros de materia, formando los lóbulos gemelos de gas caliente vistos en las observaciones de rayos X y rayos gamma. Desde ese entonces, el agujero negro solo ha comido bocadillos «.
El nuevo estudio es un seguimiento a las observaciones anteriores de Hubble que situaron la edad de las burbujas en 2 millones de años. Un agujero negro es una región densa y compacta del espacio con un campo gravitatorio tan intenso que ni la materia ni la luz pueden escapar. El agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia ha comprimido la masa de 4,5 millones de estrellas solares en una región muy pequeña del espacio.
El material que se acerca demasiado a un agujero negro es atrapado en su poderosa gravedad y gira alrededor de la zona poderosa y compacta hasta que finalmente cae en su interior. Algo de la materia, sin embargo, se pone tan caliente que escapa a lo largo del eje de giro del agujero negro, creando un flujo de salida que se extiende por encima y por debajo del plano de la galaxia. Las conclusiones del equipo se basan en observaciones del Espectrógrafo de Orígenes Cósmicos (COS) del Hubble, que analizó la luz ultravioleta de 47 cuásares distantes. Los cuásares son núcleos brillantes de galaxias activas distantes. Impresa en la luz de los quásares a medida que pasan a través de la burbuja de la Vía Láctea esta la información acerca de la velocidad, composición y temperatura del gas dentro de la burbuja en expansión.
Las observaciones de COS midieron la temperatura del gas en la burbuja en aproximadamente 17.700 grados Fahrenheit. Incluso a esas temperaturas crepitantes, este gas es mucho más frío que la mayoría del gas supercaliente en el flujo de salida, que es de 18 millones de grados Fahrenheit, visto en los rayos gamma. El gas más frío visto por COS podría ser el gas interestelar del disco de nuestra galaxia que está siendo barrido y arrastrado hacia el flujo de salida super caliente. COS también identificó el silicio y el carbono como dos de los elementos que son arrastrados en la nube gaseosa. Estos elementos comunes se encuentran en la mayoría de las galaxias y representan los restos fósiles de la evolución estelar. El gas frio está corriendo a través de la burbuja a 2 millones de millas por hora. Al asignar el movimiento del gas a través de la estructura, los astrónomos estimaron que la masa mínima del gas frío arrastrado en ambas burbujas es equivalente a 2 millones de soles. El borde de la burbuja del norte se extiende a 23.000 años luz por encima de la galaxia.
«Hemos rastreado las salidas de otras galaxias, pero nunca hemos podido hacer un mapa del movimiento del gas», dijo Bordoloi. «La única razón por la que podríamos hacerlo aquí es porque estamos dentro de la Vía Láctea, este punto de vista nos da un asiento en primera fila para trazar la estructura cinemática del escape de gas de la Vía Láctea». Las nuevas observaciones de COS construyen y amplían los resultados de un estudio de Hubble 2015 por el mismo equipo, en el cual los astrónomos analizaron la luz desde el quasar que perforó la base de la burbuja.
«Los datos del Hubble abren una ventana totalmente nueva en las burbujas de Fermi», dijo el coautor del estudio, Andrew Fox, del Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial en Baltimore, Maryland. «Antes, sabíamos lo grandes que eran y la cantidad de radiación que emitían, ahora sabemos qué tan rápido se están moviendo y qué elementos químicos contienen, lo cual es un importante paso adelante». El estudio de Hubble también proporciona una verificación independiente de las burbujas y su origen, según lo detectado por las radiografías y las observaciones del rayo-gamma.
«Esta observación sería casi imposible de hacer desde el suelo, porque se necesita la espectroscopía ultravioleta para detectar las huellas espectrales de estos elementos, y esto sólo se puede hacer desde el espacio», dijo Bordoloi. «Sólo con el COS se tiene la cobertura de longitud de onda, la sensibilidad y la cobertura de resolución espectral para hacer esta observación».
El borde de la burbuja del norte se extiende a 23.000 años luz por encima de la galaxia.
Los resultados del Hubble aparecieron en la edición del 10 de enero de 2017 de The Astrophysical Journal. El Telescopio Espacial Hubble es un proyecto de cooperación internacional entre la NASA y la Agencia Espacial Europea. El Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, maneja el telescopio. El Instituto de Ciencias del Telescopio Espacial (STScI) en Baltimore, Maryland, realiza operaciones de ciencia del Hubble. STScI es operado por la NASA por la Asociación de Universidades para la Investigación Astronómica en Washington, DC
Por la característica relacionada, Hubble Discovery Milky Way Core Drives Wind a 2 Million Miles Miles por hora: https://www.nasa.gov/content/goddard/hubble-discovers-that-milky-way-core-drives-wind-at-2-million-miles-per-hour
Para las imágenes y más información sobre las burbujas de Fermi y el Hubble, visita:
http://hubblesite.org/news_release/news/2017-10
FUENTE: https://www.nasa.gov/feature/goddard/2017/hubble-dates-black-holes-last-big-meal
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