Observados extraños flujos opuestos alrededor de un agujero negro supermasivo

En el centro de una galaxia conocida como NGC 1068 se esconde un agujero negro supermasivo rodeado de una densa nube de polvo y gas con forma de donut.

Al usar el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para estudiar esta nube en detalle, un equipo de astrónomos hizo un inesperado hallazgo que podría explicar por qué los agujeros negros supermasivos crecieron tan rápido en el Universo primitivo.

Galaxia M77 capturada por el Telescopio Espacial Hubble. En su núcleo, se encuentra el agujero negro supermasivo en el que se ha hecho este descubrimiento. Créditos: NASA / ESA /  A. van der Hoeven
Galaxia M77 capturada por el Telescopio Espacial Hubble. En su núcleo, se encuentra el agujero negro supermasivo en el que se ha hecho este descubrimiento. Créditos: NASA / ESA / A. van der Hoeven

Gracias a la espectacular resolución de ALMA, pudimos determinar el movimiento del gas en las órbitas internas alrededor del agujero negro.

Violette Impellizzeri, autora principal de artículo publicado en Astrophysical Journal

Para nuestra sorpresa, encontramos dos discos de gas que giran en sentidos opuestos.

Violette Impellizzeri

Los agujeros negros son muy antiguos

Los agujeros negros supermasivos ya existían cuando el Universo era joven, tan solo 1.000 millones de años después del Big Bang.

Lo que no acaban de entender los astrónomos es, cómo estos objetos tan peculiares, con masas que superan en miles de millones de veces la masa de nuestro Sol, tuvieron tiempo para crecer tanto.

El nuevo hallazgo hecho con ALMA podría darles una pista.

Los flujos de gas que giran en sentidos contrarios son inestables, y eso significa que las nubes fluyen hacia el agujero negro más rápido que en los discos que giran en un solo sentido”, explicar Impellizzeri. “Eso podría explicar por qué un agujero negro crece tan rápido”.

Imagen obtenida con ALMA que muestra dos discos de gas moviéndose en sentidos opuestos alrededor del agujero negro de la galaxia NGC 1068. Los colores de esta imagen corresponden al movimiento del gas: el material representado en azul se desplaza hacia nosotros, y lo que aparece en rojo se aleja. Los triángulos blancos representan el gas expulsado del disco interno a gran velocidad, formando una espesa nube alrededor del agujero negro. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), V. Impellizzeri; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello.
Imagen obtenida con ALMA que muestra dos discos de gas moviéndose en sentidos opuestos alrededor del agujero negro de la galaxia NGC 1068. Los colores de esta imagen corresponden al movimiento del gas: el material representado en azul se desplaza hacia nosotros, y lo que aparece en rojo se aleja. Los triángulos blancos representan el gas expulsado del disco interno a gran velocidad, formando una espesa nube alrededor del agujero negro. Créditos: ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), V. Impellizzeri; NRAO / AUI / NSF, S. Dagnello.

NGC 1068 (también conocida como Messier 77) es una galaxia espiral situada a unos 47 millones de años luz de la Tierra, en la constelación de Cetus.

En su centro, hay un núcleo galáctico activo, un agujero negro supermasivo que se está alimentando a partir de un delgado disco giratorio de polvo y gas, conocido como disco de acreción.

Ya se sabía que este agujero negro se alimentaba

En observaciones anteriores de ALMA, se había revelado que el agujero negro está tragando material y escupiendo gas a una velocidad increíble. Es posible que el gas expulsado del disco de acreción contribuya a mantener la zona que rodea el agujero negro oculta a la vista de los telescopios ópticos.

Impellizzeri y su equipo usaron la extraordinaria capacidad de zoom de ALMA para observar el gas molecular que rodea el agujero negro y, para su sorpresa, encontraron dos discos de gas que giran en sentidos opuestos.

El disco interno se extiende entre 2 y 4 años luz, y sigue la rotación natural de la galaxia; mientras que, el externo (también conocido como toroide), abarca entre 4 y 22 años luz y gira en sentido contrario.

No esperábamos ver esto, porque el gas que fluye hacia un agujero negro normalmente gira a su alrededor en un solo sentido”, comenta Impellizzeri. “Algo debe de haber alterado el flujo, porque es imposible que parte del disco haya empezado a girar al revés por sí solo”.

¿Una colisión de galaxias?

La rotación contraria siempre es el resultado de una colisión o interacción entre dos galaxias. Lo notorio de este hallazgo es que se observa a escala mucho menor, a decenas de años luz del agujero negro central, en vez de miles de años luz.

Jack Gallimore, coautor del artículo

Los astrónomos creen que el flujo reverso de NGC 1068 puede ser el resultado de nubes de gas expulsadas de la galaxia huésped, o bien de una pequeña galaxia en órbita contraria que, a su paso, capturó el disco.

Las galaxias Antennae (NGC 4038 y NGC 4039) son dos galaxias en colisión en las que se puede observar la fusión de sus núcleos. Créditos: NASA / ESA

Por el momento, el disco externo parece describir una órbita estable alrededor del disco interno.

Eso cambiará cuando el disco externo empiece a fluir hacia el disco interno, cosa que podría pasar al cabo de algunas órbitas o de unos cientos de miles de años. Los flujos de gas giratorios entrarán en colisión y se volverán inestables, y los discos probablemente colapsarán en un evento luminoso a medida que el gas molecular caiga dentro del agujero negro. Desafortunadamente, ya no estaremos aquí para presenciar ese espectáculo pirotécnico

Jack Gallimore, coautor del artículo

Fuente: Observatorio ALMA

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