Usando el telescopio Hubble, los investigadores descubrieron accidentalmente un agujero negro expulsado que está forzando la formación de estrellas.

En todo el universo, se pueden encontrar agujeros negros supermasivos en los centros de galaxias masivas que abarcan decenas de años luz. Sin embargo, utilizando Hubble, un equipo de investigadores descubrió un agujero negro supermasivo que parece haber sido expulsado de su galaxia. El agujero negro, que tiene una masa de aproximadamente 20 millones de veces la de nuestro Sol, viaja increíblemente rápido, tan rápido que puede recorrer la distancia entre la Tierra y la Luna en solo 14 minutos.

Además, cuando un agujero negro viaja por el espacio, choca con el gas que se encuentra frente a él. Cuando el agujero negro comprime el gas, se desencadena la formación de estrellas y se forman nuevas estrellas azules calientes, dejando 200.000 años luz de estrellas detrás del agujero negro. El rastro estelar es tan brillante porque probablemente contiene una gran cantidad de estrellas jóvenes, el brillo del rastro es aproximadamente la mitad del de la galaxia anfitriona del agujero negro. Los científicos nunca han observado nada como esto, y las observaciones del Hubble ayudan a los científicos a comprender las propiedades de los agujeros negros y cómo afectan el entorno que los rodea.

En las observaciones del Hubble, el rastro estelar parece ser una única y delgada cadena de luz que se extiende desde una de las galaxias. El agujero negro se precipita a través del espacio en un extremo de la columna, donde también hay un punto muy brillante de oxígeno ionizado; El equipo de investigadores cree que este punto brillante de gas es causado por el movimiento del agujero negro que choca con el gas, lo que lo golpea rápidamente y lo calienta a temperaturas extremas. La mancha de gas también podría ser radiación del disco de acreción que rodea el agujero negro.

Creemos que estamos presenciando una estela detrás del agujero negro a medida que el gas se enfría y es capaz de formar estrellas. «Entonces, estamos observando la formación de estrellas que siguen al agujero negro», explicó Peter van Dokkum de la Universidad de Yale en New Haven, Connecticut.

«El gas que se encuentra frente a él se ve afectado por este impacto supersónico y la alta velocidad del agujero negro que se mueve a través del gas. No se sabe exactamente cómo funciona», dijo Van Dokkum.

Como se mencionó, este fenómeno no había sido observado por científicos antes, Van Dokkum et al. Simplemente tropezaron con un rastro de estrellas mientras buscaban cúmulos globulares dentro de una galaxia enana cerca del rastro de estrellas cuando notaron el rastro en una de las imágenes del Hubble.

«Lo encontramos por pura casualidad. Estaba escaneando la imagen del Hubble y luego noté que teníamos una pequeña raya. Inmediatamente pensé: ‘Oh, un rayo cósmico golpeando el detector de nuestra cámara y causando un artefacto de imagen lineal’. Cuando quitamos los rayos cósmicos y nos dimos cuenta de que todavía estaban allí.»No se parecía a nada que hubiéramos visto antes», dijo Van Dokkum.

Cuando van Dokkum et al. Al darse cuenta de la pista en sus imágenes, optaron por realizar un seguimiento espectral utilizando el Observatorio de la Tierra WM Keck en Hawai. Con estas nuevas observaciones, el equipo determinó que la pista era probablemente el resultado de un agujero negro supermasivo expulsado a través del halo de gas exterior de la galaxia anfitriona.

Sin embargo, ¿cómo es expulsado de su galaxia anfitriona un objeto tan masivo e intenso como un agujero negro supermasivo?

La galaxia anfitriona del agujero negro expulsado es el resultado de una colisión entre dos galaxias hace unos 50 millones de años. Dado que las dos galaxias tenían agujeros negros supermasivos en sus centros, los dos agujeros negros comenzaron a orbitar entre sí, convirtiéndose en un sistema binario de agujeros negros.

Luego, una tercera galaxia chocó con los restos de la primera colisión, creando un tercer agujero negro en el sistema binario de agujeros negros. Como ocurre con la mayoría de los sistemas de tres cuerpos, la aparición de este tercer agujero negro creó un cambio significativo en el equilibrio del sistema, haciéndolo extremadamente inestable y caótico. Luego, uno de los tres agujeros negros ganó mucho impulso de los otros agujeros negros, lo que envió al agujero negro fuera de la galaxia. Un sistema binario de agujeros negros puede seguir existiendo incluso después de que uno de los agujeros negros haya sido expulsado, y el tercer agujero negro posiblemente ocupe el lugar de uno de los agujeros negros en el sistema binario original.

Sin embargo, cuando un agujero negro fue expulsado, los otros agujeros negros fueron expulsados ​​en la dirección opuesta, lo que significa que la galaxia anfitriona puede no tener (a) agujeros negros supermasivos en su centro. Las observaciones del Hubble respaldan esta suposición, ya que no se encontraron signos de un agujero negro activo o un sistema binario de agujeros negros en el núcleo de la galaxia anfitriona.

Los equipos de investigación actualmente están planeando observaciones de seguimiento del agujero negro expulsado, su rastro estelar y su galaxia anfitriona utilizando el Telescopio Espacial James Webb conjunto de NASA/ESA/CSA y el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA. Los equipos esperan que las observaciones de seguimiento brinden más apoyo a su hipótesis y muestren más propiedades del rastro estelar.

🆕 El Hubble captura una extraña característica lineal tan inusual que primero se descartó como un artefacto de imagen de las cámaras del Hubble. Nunca se ha visto algo así en el universo. 😲 Lea más aquí: https://t.co/5SkmKrIndN Y 🧵👇 pic.twitter.com/OOHuDgTRf8

– HUBBLE (HUBBLE_espacio) 6 de abril de 2023

Además, el próximo telescopio espacial rumano Nancy Grace de la NASA, que tiene un campo de visión ultra amplio para los estudios de precisión del cielo profundo del Hubble, permitirá a los científicos buscar más rastros de estrellas y agujeros negros potenciales. Según Van Dokkum, los científicos probablemente tendrán que utilizar algoritmos de aprendizaje automático especialmente diseñados para buscar rastros de formas extrañas, ya que identificar estos rastros de estrellas entre un enorme mar de estrellas y galaxias sería demasiado difícil para un grupo pequeño. de eruditos

El artículo de van Dokkum et al fue publicado el 6 de abril en Cartas de revistas astrofísicas.

(Imagen SUPERIOR: representación artística del agujero negro expulsado que deja un rastro de estrellas con una galaxia anfitriona al fondo. Crédito: NASA/ESA/Leah Hustak (STScI))