Extraordinario Arrebato De Black Hole En Galaxy M83

Imagen compuesta de la galaxia espiral M83

Imagen compuesta de la galaxia espiral M83. Rayos X: NASA / CXC / Curtin University / R. Soria y col., Óptica: NASA / STScI / Middlebury College / F. Winkler y col.

Utilizando NASA En el Observatorio de rayos X Chandra, los científicos descubrieron una nueva fuente de rayos X ultraluminosa ubicada en la galaxia espiral M83, que se encuentra aproximadamente a 15 millones de años luz de la Tierra. El ULX fue producido por un calabozo eso es parte de una clase de agujeros negros capaces de producir tanta energía en rayos X como un millón de soles irradian en todas las longitudes de onda.

Un estallido extraordinario producido por un agujero negro en una galaxia cercana ha proporcionado evidencia directa de una población de agujeros negros estelares antiguos y volátiles. El descubrimiento, realizado por astrónomos utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, proporciona una nueva perspectiva de la naturaleza de una misteriosa clase de agujeros negros que pueden producir tanta energía en rayos X como un millón de soles irradian en todas las longitudes de onda.

Los investigadores utilizaron Chandra para descubrir una nueva fuente de rayos X ultraluminosa, o ULX. Estos objetos emiten más rayos X que la mayoría de los sistemas binarios, en los que una estrella compañera orbita los restos de una estrella colapsada. Estas estrellas colapsadas forman un núcleo denso llamado estrella neutrón o un agujero negro. La emisión adicional de rayos X sugiere que los ULX contienen agujeros negros que podrían ser mucho más masivos que los que se encuentran en otras partes de nuestra galaxia.

Las estrellas compañeras de ULX, cuando se identifican, suelen ser estrellas jóvenes y masivas, lo que implica que sus agujeros negros también son jóvenes. Sin embargo, la última investigación proporciona evidencia directa de que los ULX pueden contener agujeros negros mucho más antiguos y algunas fuentes pueden haber sido identificadas erróneamente como jóvenes.

El nuevo e intrigante ULX se encuentra en M83, una galaxia espiral a unos 15 millones de años luz de la Tierra, descubierta en 2010 con Chandra. Los astrónomos compararon estos datos con las imágenes de Chandra de 2000 y 2001, que mostraron que la fuente había aumentado el brillo de los rayos X en al menos 3.000 veces y desde entonces se ha convertido en la fuente de rayos X más brillante de M83.

El repentino brillo del M83 ULX es uno de los mayores cambios en rayos X jamás vistos para este tipo de objetos, que no suelen mostrar periodos de inactividad. No se encontró ninguna señal del ULX en imágenes históricas de rayos X tomadas con el Observatorio Einstein en 1980, ROSAT en 1994, el XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea en 2003 y 2008, o el Observatorio Swift de la NASA en 2005.

“El estallido de este ULX nos tomó por sorpresa y fue una señal segura de que habíamos descubierto algo nuevo sobre la forma en que crecen los agujeros negros”, dijo Roberto Soria, de la Universidad Curtin en Australia, quien dirigió el nuevo estudio. El salto dramático en el brillo de los rayos X, según los investigadores, probablemente se debió a un aumento repentino en la cantidad de material que cae en el agujero negro.

En 2011, Soria y sus colegas utilizaron imágenes ópticas del Observatorio Gemini y de la NASA. telescopio espacial Hubble para descubrir una fuente azul brillante en la posición de la fuente de rayos X. El objeto no se había observado previamente en una imagen del Telescopio Magallanes tomada en abril de 2009 o en una imagen del Hubble obtenida en agosto de 2009. La falta de una fuente azul en las imágenes anteriores indica que la estrella compañera del agujero negro es más débil, más roja y tiene un aspecto mucho más bajo. masa que la mayoría de los compañeros que anteriormente se han vinculado directamente a ULX. La emisión óptica azul brillante vista en 2011 debe haber sido causada por una acumulación dramática de más material de la estrella compañera.

“Si el ULX solo se hubiera observado durante su pico de emisión de rayos X en 2010, el sistema podría haberse confundido fácilmente con un agujero negro con un compañero estelar masivo y mucho más joven, de unos 10 a 20 millones de años”, dijo el co -autor William Blair de la Universidad Johns Hopkins en Baltimore.

La compañera del agujero negro en M83 es ​​probablemente una estrella gigante roja de al menos 500 millones de años, con una masa menos de cuatro veces la del sol. Los modelos teóricos de la evolución de las estrellas sugieren que el agujero negro debería ser casi tan antiguo como su compañero.

Otro ULX que contiene un viejo agujero negro volátil fue descubierto recientemente en la galaxia de Andrómeda por Amanpreet Kaur, de la Universidad de Clemson, y sus colegas y publicado en la edición de febrero de 2012 de Astronomy and Astrophysics. Matthew Middleton y sus colegas de la Universidad de Durham publicaron más información en la edición de marzo de 2012 de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Utilizaron datos de Chandra, XMM-Newton y HST para mostrar que ULX es muy variable y que su compañera es una vieja estrella roja.

“Con estos dos objetos, se está volviendo claro que hay dos clases de ULX, una que contiene agujeros negros jóvenes que crecen de manera persistente y la otra que contiene agujeros negros viejos que crecen erráticamente”, dijo Kip Kuntz, coautor del nuevo artículo M83, también de la Universidad Johns Hopkins. “Fuimos muy afortunados de observar el objeto M83 en el momento justo para hacer la comparación antes y después”.

Un artículo que describe estos resultados aparecerá en la edición del 10 de mayo de The Astrophysical Journal.

Imagen: NASA / CXC / Curtin University / R. Soria et al.

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