Tres Agujeros Negros Supermasivos En Un Curso De Colisión Extremadamente Raro [Video]

Tres agujeros negros en curso de colisión

Crédito: Rayos X: NASA / CXC / George Mason Univ./R. Pfeifle et al .; Óptico: SDSS y NASA / STScI

Los astrónomos han detectado tres agujeros negros gigantes dentro de una colisión titánica de tres galaxias. El inusual sistema fue capturado por varios observatorios, incluidos tres NASA telescopios espaciales.

“Solo buscábamos pares de agujeros negros en ese momento y, sin embargo, a través de nuestra técnica de selección, nos topamos con este sistema asombroso”, dijo Ryan Pfeifle de la Universidad George Mason en Fairfax, Virginia, primer autor de un nuevo artículo en The Astrophysical Journal que describe estos resultados. “Esta es la evidencia más sólida hasta ahora encontrada para un sistema triple de alimentación activa de agujeros negros supermasivos”.

El sistema se conoce como SDSS J084905.51 + 111447.2 (SDSS J0849 + 1114 para abreviar) y se encuentra a mil millones de años luz de la Tierra.

Para descubrir esta rara calabozo trifecta, los investigadores necesitaban combinar datos de telescopios tanto terrestres como espaciales. Primero, el telescopio Sloan Digital Sky Survey (SDSS), que escanea grandes franjas del cielo en luz óptica de Nuevo México, tomó imágenes SDSS J0849 + 1114. Con la ayuda de científicos ciudadanos que participaron en un proyecto llamado Galaxy Zoo, fue etiquetado como un sistema de galaxias en colisión.

Luego, los datos de la misión Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) de la NASA, administrada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA, revelaron que el sistema brillaba intensamente en luz infrarroja durante una fase de la fusión de galaxias en la que se esperaba más de uno de los agujeros negros. alimentarse rápidamente. Para dar seguimiento a estas pistas, los astrónomos recurrieron a Chandra y al Gran Telescopio Binocular (LBT) en Arizona.

Los datos de Chandra revelaron fuentes de rayos X, una señal reveladora de material consumido por los agujeros negros, en los centros brillantes de cada galaxia en la fusión, exactamente donde los científicos esperan que residan los agujeros negros supermasivos. Chandra y la matriz de telescopios espectroscópicos nucleares de la NASA (NuSTAR), administrada por JPL también – también encontró evidencia de grandes cantidades de gas y polvo alrededor de uno de los agujeros negros, típico de un sistema de agujeros negros fusionados.

Mientras tanto, los datos de luz óptica de SDSS y LBT mostraron firmas espectrales características del material consumido por los tres agujeros negros supermasivos.

“Los espectros ópticos contienen una gran cantidad de información sobre una galaxia”, dijo la coautora Christina Manzano-King de la Universidad de California en Riverside. “Se utilizan comúnmente para identificar agujeros negros supermasivos de acumulación activa y pueden reflejar el impacto que tienen en las galaxias que habitan”.

Una razón por la que es difícil encontrar un triplete de agujeros negros supermasivos es que es probable que estén envueltos en gas y polvo, bloqueando gran parte de su luz. Las imágenes infrarrojas de WISE, los espectros infrarrojos de LBT y las imágenes de rayos X de Chandra evitan este problema, porque la luz infrarroja y de rayos X perforan las nubes de gas mucho más fácilmente que la luz óptica.

“Mediante el uso de estos importantes observatorios, hemos identificado una nueva forma de identificar los agujeros negros supermasivos triples. Cada telescopio nos da una pista diferente sobre lo que está sucediendo en estos sistemas ”, dijo Pfeifle. “Esperamos ampliar nuestro trabajo para encontrar más triples utilizando la misma técnica”.

“Los agujeros negros dobles y triples son extremadamente raros”, dijo el coautor Shobita Satyapal, también de George Mason, “pero tales sistemas son en realidad una consecuencia natural de las fusiones de galaxias, que creemos que es la forma en que las galaxias crecen y evolucionan”.

Tres agujeros negros supermasivos que se fusionan se comportan de manera diferente a solo un par. Cuando hay tres de estos agujeros negros interactuando, un par debería fusionarse en un agujero negro más grande mucho más rápido que si los dos estuvieran solos. Esto puede ser una solución a un enigma teórico llamado el “problema final de parsec”, en el que dos agujeros negros supermasivos pueden acercarse a unos pocos años luz de distancia entre sí, pero necesitarían un empujón adicional hacia adentro para fusionarse debido al exceso de energía que generan. llevar en sus órbitas. La influencia de un tercer agujero negro, como en SDSS J0849 + 1114, finalmente podría unirlos.

Las simulaciones por computadora han demostrado que el 16% de los pares de agujeros negros supermasivos en galaxias en colisión habrán interactuado con un tercer agujero negro supermasivo antes de fusionarse. Tales fusiones producirán ondas a través del espacio-tiempo llamadas ondas gravitacionales . Estas ondas tendrán frecuencias más bajas que el Observatorio de ondas gravitacionales del interferómetro láser de la National Science Foundation ( LIGO ) y el detector de ondas gravitacionales Virgo europeo puede detectar. Sin embargo, pueden ser detectables con observaciones de radio de púlsares, así como en futuros observatorios espaciales, como la Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA) de la Agencia Espacial Europea, que detectará agujeros negros de hasta un millón de masas solares.

El artículo que describe estos resultados aparece en el último número de The Astrophysical Journal . El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA administra el programa Chandra. El Centro de Rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla las operaciones científicas y de vuelo desde Cambridge, Massachusetts.

Referencia: “Un triple AGN en una fusión de galaxias de fase tardía seleccionada en el infrarrojo medio” por Ryan W. Pfeifle, Shobita Satyapal, Christina Manzano-King, Jenna Cann, Remington O. Sexton, Barry Rothberg, Gabriela Canalizo, Claudio Ricci, Laura Blecha, Sara L. Ellison, Mario Gliozzi, Nathan J. Secrest, Anca Constantin y Jenna B. Harvey, 1 de octubre de 2019, The Astrophysical Journal .
DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ab3a9b

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