Destellos del agujero negro supermasivo de la Vía Láctea

Impresión artística de la ruptura de una nube de gas cuando pasa cerca de Sgr A *, el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia. 
Crédito: ESO / MPE / Marc Schartmann
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En 2019, el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia se despertó y emitió una serie de eructos. Un nuevo estudio examina ahora qué comida puede haber provocado esta indigestión.

Despertarse para un refrigerio

Sgr A *, el agujero negro de 4.6 millones de masas solares en el centro de la Vía Láctea, es normalmente una bestia bastante silenciosa. El agujero negro se alimenta lentamente de material en acumulación en el centro galáctico, pero esta fuente de alimento es escasa. La acumulación en Sgr A * no produce nada parecido a los fuegos artificiales que asociamos con los agujeros negros supermasivos en las galaxias activas.

Impresión artística de los dramáticos flujos de salida del núcleo de una galaxia activa. El agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, en cambio, es muy silencioso. 
Crédito:
NASA / SOFIA / Lynette Cook.

Sin embargo, en Mayo de 2019, Sgr A * de repente se volvió sustancialmente más activo de lo habitual. Produjo una llamarada brillante en el infrarrojo cercano sin precedentes que duró aproximadamente 2,5 horas. Este destello fue más de 100 veces más brillante que la emisión típica de la acumulación casual en Sgr A *. Pero también más del doble de brillante que el destello más brillante que jamás hayamos medido de nuestro monstruo vecino.

El destello de Mayo de 2019 marcó el inicio de un aumento prolongado de la actividad. Lo sucedieron, un número inusual de brotes fuertes que continuaron al menos a lo largo de 2019. (Los datos analizados actualmente se extienden solo hasta el final de ese año). ¿Qué hizo que Sgr A * se despertara? ¿Y esperamos más llamaradas en el futuro? Un nuevo estudio de Lena Murchikova (Instituto de Estudios Avanzados) explora las opciones.

Fuentes de desprendimiento

Reconstrucción de las órbitas de varias estrellas S en el centro de la galaxia. 
Las órbitas de dos colores marcan dos estrellas con las aproximaciones conocidas más cercanas a Sgr A *. 

Crédito: Grupo del Centro Galáctico Keck / UCLA.

Las llamaradas de Sgr A * probablemente se debieron a un aumento abrupto en la cantidad de material disponible para acrecentar en este agujero negro. Murchikova identifica dos fuentes probables de este exceso de material.

  1. Desprendimiento de estrellas S
    El núcleo denso de nuestra galaxia alberga una población de estrellas en órbitas estrechas alrededor de Sgr A *. Estas estrellas arrojan masa a través de los vientos estelares. Cuando las estrellas giran cerca de Sgr A * en el pericentro de su órbita, esta masa desprendida podría acumularse en Sgr A *.
  2. Objetos G en desintegración
    También se sabe que orbitan cerca de Sgr A * los llamados objetos G. Estas fuentes extendidas pueden ser nubes de gas, estrellas o una combinación de las dos, ¡todavía no estamos seguros! Los objetos G tenues pierden masa como resultado de la fricción a medida que orbitan. Exhiben tasas más altas de pérdida de masa a medida que se acercan a Sgr A *. Al hacerlo se estiran en formas con áreas de grandes superficies que pasan a través de un material de fondo denso. La masa que pierden a través de esta desintegración en el pericentro podría luego acumularse en Sgr A *.

¿De corta o larga duración?

A través de una serie de cálculos, Murchikova estima dos cosas. Cuánto material arrojan estos dos tipos de objetos y cuánto tiempo tardaría ese material en acumularse en Sgr A *. Con base en las observaciones disponibles, la autora encuentra la explicación más probable para los destellos inesperados de nuestro agujero negro en 2019. Es que actualmente está acumulando material de los pasajes pericéntricos pasados ​​combinados de los objetos G1 y G2.

Los objetos G2 (de color rojo) y G1 (de color azul) y la estrella S2 son visibles en estas imágenes de alta resolución del centro galáctico. Fueron tomadas en 2006 (izquierda) y en 2008 (derecha). La posición de Sgr A * está marcada con una X.
Crédito: MPE / Very Large Telescope
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Si esta interpretación es correcta, esperaríamos ver que los destellos continúen durante un tiempo limitado, pero Sgr A * debería entonces volver a su estado inactivo. Si los destellos fueran en cambio una parte de la variabilidad normal en el flujo de material de acumulación en Sgr A *, la situación sería otra. En ese caso esperaríamos que la actividad continúe en los próximos años. ¡Las observaciones continuas de este gigante retumbante lo dirán!

El Paper

“S0-2 Star, G1- and G2-objects, and Flaring Activity of the Milky Way’s Galactic Center Black Hole in 2019,” Lena Murchikova 2021 ApJL 910 L1. doi:10.3847/2041-8213/abeb70

Fuente: AAS NOVA.

Artículo original: «Flares from the Milky Way’s Supermassive Black Hole«. Susanna Kohler. April 7 2021.

Material relacionado

¿Cómo orbita una estrella entorno a Sgr A *?

Representación artística de cómo la órbita de una estrella girando alrededor del agujero negro central de la Vía Láctea precede. Lo hace exactamente como lo predice la Teoría de la Relatividad General de Einstein, trazando un patrón de roseta.
El efecto ha sido exagerado para esta visualización. Agrandar imagen.
Crédito Imagen: ESO / L. Calçada.

En el centro de nuestra galaxia, aproximadamente a 26,000 años luz de la Tierra, se encuentra el Agujero Negro Supermasivo (SMBH) conocido como Sagitario A * . La poderosa gravedad de este objeto y el denso grupo de estrellas a su alrededor proporcionan a los astrónomos un entorno único. Este último les permite probar la física en las condiciones más extremas. En particular, les ofrece la oportunidad de probar la Teoría de la Relatividad General (GR) de Einstein.

Observaciones realizadas con el Very Large Telescope (ESO) completaron una campaña de observación que confirmó que la órbita de la estrella tiene forma de roseta. Esto demuestra una vez más que la teoría de Einstein es correcta.

¿Hubo explosiones cataclísmicas de Sgr A *?

Un estallido enorme desde la vecindad de Sgr A * envió conos de radiación ultravioleta por encima y debajo del plano galáctico y hacia el espacio. El cono de radiación que salió del polo sur de la galaxia iluminó una enorme estructura de gas en forma de cinta llamada Corriente de Magallanes. Este vasto tren de gas recorre las dos galaxias satelitales prominentes de la Vía Láctea. Estas son la Gran Nube de Magallanes (LMC) y su compañera, la Pequeña Nube de Magallanes (SMC). Los astrónomos estudiaron líneas de visión para los cuásares muy por detrás de la Corriente de Magallanes y detrás de otra característica llamada El Brazo Principal. Éste es un “brazo” gaseoso hecho jirones y triturado que precede a la LMC y SMC en su órbita alrededor de la Vía Láctea. 
A diferencia de la Corriente de Magallanes, el Brazo Principal no mostró evidencia de estar iluminado por la bengala. El mismo evento también «eructó» plasma caliente. Éste ahora se eleva en lóbulos a unos 30,000 años luz por encima y por debajo del plano de nuestra galaxia.
Créditos: NASAESA y L. Hustak ( STScI).

Hace unos 3,5 millones de años, el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia, desató una enorme explosión de energía. Nuestros ancestros primitivos, ya en pie en las llanuras africanas, probablemente presenciaron esta llamarada como un resplandor fantasmal en lo alto de la constelación de Sagitario. Pudo haber persistido durante 1 millón de años.

Ahora, eones después, los astrónomos están utilizando las capacidades únicas del Telescopio Espacial Hubble (NASA / ESA) para descubrir aún más pistas sobre esta explosión cataclísmica. Mirando hacia las afueras de nuestra galaxia, descubrieron que la luz de la explosión del agujero negro llegaba muy lejos en el espacio. Alcanzó a iluminar un vasto tren de gas que seguía las dos galaxias satélite prominentes de la Vía Láctea. Estas son la Gran Nube de Magallanes (LMC) y su compañera, la Pequeña Nube de Magallanes (SMC).

Curiosidades

La galaxia gigante alrededor del agujero negro gigante

La galaxia M87, fotografiada aquí por el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA. La galaxia alberga un agujero negro súper masivo que arroja dos chorros de material al espacio a casi la velocidad de la luz. El recuadro muestra una vista en primer plano de las ondas de choque creadas por los dos chorros. Más información. Crédito: NASA / JPL-Caltech / IPAC .

El 10 de Abril de 2019, el Event Horizon Telescope (EHT) reveló la primera imagen del horizonte de eventos de un agujero negro. Esta es el área más allá de la cual la luz no puede escapar a la inmensa gravedad del agujero negro. Ese agujero negro gigante, con una masa de 6.500 millones de soles, se encuentra en la galaxia elíptica Messier 87 (M87). El EHT es una colaboración internacional cuyo apoyo en los Estados Unidos incluye a la National Science Foundation .

Esta imagen del telescopio espacial Spitzer de la NASA muestra a toda la galaxia M87 en luz infrarroja.

Ubicada a unos 55 millones de años luz de la Tierra, M87 ha sido objeto de estudio astronómico durante más de 100 años. Ha sido fotografiada por muchos observatorios de la NASA.

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