Chandra encuentra cientos de agujeros negros previamente ocultos

Crédito: Rayos X: NASA/CXC/SAO/D. Kim et al.; Optical/IR: Legacy Surveys/D. Lang

Cientos de agujeros negros previamente ocultos, o enterrados, han sido encontrados utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. Este resultado ayuda a dar a los astrónomos un censo más preciso de los agujeros negros en el universo.

Los agujeros negros en este nuevo estudio son la variedad supermasiva que contiene millones o incluso miles de millones de veces la masa del Sol. Mientras que los astrónomos piensan que casi todas las galaxias grandes albergan agujeros negros gigantes en sus centros, solo algunos de los agujeros negros estarán atrayendo activamente material que produce radiación, y algunos estarán enterrados bajo polvo y gas.

Al combinar datos del Chandra Source Catalog, un repositorio público que incluye cientos de miles de fuentes de rayos X detectadas por el observatorio durante sus primeros 15 años, y datos ópticos del Sloan Digital Sky Survey (SDSS), un equipo de astrónomos pudo identificar cientos de agujeros negros que previamente habían estado ocultos. Se encuentran en galaxias no identificadas previamente para contener cuásares, objetos extremadamente brillantes con agujeros negros supermasivos de rápido crecimiento.

«Los astrónomos ya han identificado un gran número de agujeros negros, pero muchos siguen siendo esquivos», dijo Dong-Woo Kim del Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian (CfA), quienes dirigieron el estudio. «Nuestra investigación ha descubierto una población desaparecida y nos ha ayudado a comprender cómo se están comportando».

Durante unos 40 años, los científicos han sabido acerca de galaxias que se ven normales en luz óptica, con luz de estrellas y gas, pero no las firmas ópticas distintivas de un cuásar, pero brillan intensamente en rayos X. Se refieren a estos objetos como «galaxias ópticamente normales brillantes de rayos X» o «XBONG».

Al peinar sistemáticamente el profundo catálogo de fuentes de Chandra y compararlo con los datos ópticos de SDSS, los investigadores identificaron 817 candidatos XBONG, más de diez veces el número conocido antes de que Chandra estuviera en funcionamiento. Las imágenes nítidas de Chandra, que coinciden con la calidad de las de SDSS, y la gran cantidad de datos en el catálogo de fuentes de Chandra hicieron posible detectar tantos candidatos XBONG. Un estudio posterior reveló que aproximadamente la mitad de estos XBONG representan una población de agujeros negros previamente ocultos.

«Estos resultados muestran lo poderoso que es comparar rayos X y minas de datos ópticos», dijo la coautora Amanda Malnati, estudiante de pregrado en Smith College en Northampton, Massachusetts. «El Catálogo de Fuentes Chandra es un tesoro creciente que ayudará a los astrónomos a hacer descubrimientos en los próximos años».

Los rayos X son particularmente útiles para buscar agujeros negros de rápido crecimiento porque el material que gira a su alrededor se sobrecalienta a millones de grados y brilla fuertemente en longitudes de onda de rayos X. Un grueso capullo de gas y polvo que rodea un agujero negro bloqueará la mayor parte o toda la luz en longitudes de onda ópticas. Los rayos X, sin embargo, pasan a través del capullo mucho más fácilmente para ser detectados por Chandra.

Después de estudiar la cantidad de rayos X detectados a diferentes energías para cada fuente, el equipo concluyó que aproximadamente la mitad de los candidatos XBONG involucran fuentes de rayos X que están enterradas bajo gas espeso porque se detectaron cantidades relativamente pequeñas de rayos X de baja energía. Tales rayos X son bloqueados más fácilmente por capas de gas circundante que los de mayor energía.

Estas fuentes de rayos X son tan brillantes que casi todas deben ser de material que rodea agujeros negros supermasivos de rápido crecimiento. Los datos del Wide-Field Infrared Survey Explorer de la NASA proporcionaron evidencia adicional de que aproximadamente la mitad de los XBONG están enterrados, haciendo crecer agujeros negros supermasivos. Estos agujeros negros varían en distancias entre 550 millones y 7.800 millones de años luz de la Tierra.

«No todos los días se puede decir que descubriste un agujero negro», dijo la coautora Alyssa Cassity, estudiante graduada de la Universidad de Columbia Británica, «por lo que es muy emocionante darse cuenta de que hemos descubierto cientos de ellos».

La explicación para los XBONG que no están enterrados bajo gas espeso es menos clara. Alrededor de 100 de las fuentes de rayos X pueden no ser puntos únicos de rayos X, sino que parecen dispersos. Algunos de estos pueden ser galaxias en grupos o cúmulos de galaxias previamente no identificados, que se sabe que contienen grandes cantidades de gas caliente que emite rayos X. No más del 20% de los XBONG se pueden clasificar de esta manera. El 30% restante puede contener algunos agujeros negros supermasivos ubicados en galaxias donde las señales ópticas de los agujeros negros supermasivos se diluyen por la luz relativamente brillante de las estrellas. Los científicos necesitarán investigación adicional para determinar la verdadera naturaleza de estos XBONG.

Paco Gil
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