Chorros rápidos y densos de curvatura de gas material que fluyen desde algunos centros de galaxias

Los agujeros negros más activos y codiciosos del universo a menudo se encuentran con dos chorros de materia saliendo de su centro. Estos chorros se aceleran a una velocidad asombrosa a través del espacio en direcciones opuestas y, por lo general, están alineados a lo largo del eje del agujero negro giratorio. Pero no siempre.

Algunos de estos núcleos supermasivos de galaxias negras, llamados núcleos galácticos activos, tienen chorros doblados en ángulos misteriosamente extraños. Una nueva investigación de astrónomos de la Universidad de Wisconsin-Madison, publicada recientemente en The Astronomical Journal, muestra que es probable que estos chorros se doblen por una combinación de sus galaxias que se mueven a una velocidad tremenda y por el arrastre de los chorros cuando pasan a través de nubes de intergaláctica. gas.

«Estos núcleos galácticos activos son un subconjunto de agujeros negros que, incluso para los agujeros negros, engullen una enorme cantidad de materia muy rápidamente», dice Melissa Morris, estudiante graduada en astronomía de la UW-Madison y autora principal del nuevo estudio. «Se encienden tan rápido que se libera una tonelada de energía en el área alrededor del agujero negro. Eso es lo que está causando estos chorros AGN salvajes».

Comprender el entorno que da forma a la dirección de los chorros ayuda a los astrónomos a comprender cómo evolucionan las galaxias, pero la forma en que se expulsa la materia de un agujero negro sigue siendo una pregunta abierta. Los agujeros negros supermasivos se encuentran en el centro de casi todas las galaxias grandes.

Pero cualquiera que sea la formación de los chorros, los astrónomos los encuentran útiles. El plasma increíblemente caliente en los chorros produce ondas de radio que los astrónomos pueden observar extendiéndose mucho más allá de sus galaxias, señalando los centros de las galaxias que las producen como flechas útiles en un mapa que de otro modo estaría en blanco.

“No siempre es fácil ver cosas en el espacio. A veces tienes que ser creativo”, dice Morris. «El hecho de que podamos ‘ver’ estos chorros, podemos captar las ondas de radio que emiten, significa que también podemos verlos interactuando con cosas que existen fuera de la galaxia».

Esto hace que la causa de los chorros torcidos sea particularmente interesante, y por qué los investigadores de UW-Madison, incluidos los profesores de astronomía Eric Wilcots y Sebastian Heinz y el científico Eric Hooper, han tratado de averiguar si algo en el entorno de las galaxias empujó los chorros torcidos.

«El hecho de que podamos verlos doblarse probablemente significa que podemos inferir algo sobre su entorno», dice Morris. Pero, ¿podemos estar seguros?

Utilizando extensos mapas en 3D del universo, el Sloan Digital Sky Survey y el FIRST Radio Survey, Morris ha recopilado una lista de 160 galaxias con potentes chorros emisores de radio que también están doblados. A partir de otros catálogos de estrellas, construyó un grupo de galaxias con jets desplegados para comparar.

Para cada galaxia, los astrónomos utilizaron una técnica llamada algoritmo de amigo de amigo para identificar cada galaxia cercana dentro de un cierto radio de búsqueda, luego cada vecino de cada una de esas galaxias dentro del radio, repitiendo la búsqueda hasta que no haya más vecinos. en la cadena

Es más probable que un cúmulo cercano de galaxias esté lleno de gas y polvo, el tipo de entorno denso que los astrónomos esperaban podría empujar un chorro AGN ligeramente fuera del eje. De hecho, era más probable que los AGN con jets desplegados se encontraran solos o asociados con otra galaxia. Los AGN con chorros torcidos tenían más probabilidades de encontrarse mezclados con grupos de tres o más galaxias.

También es probable que un AGN que se desplaza por el espacio a alta velocidad tenga chorros que parezcan doblados, ya que los extremos fluyen y parecen arrastrarse detrás del núcleo de la galaxia en movimiento. Entonces, los astrónomos también compararon el brillo relativo de las galaxias que estudiaron. Las galaxias más brillantes son generalmente más masivas. La galaxia más grande de un cúmulo es el ancla del grupo, situada en el centro de las interacciones de los miembros del cúmulo. Las galaxias más oscuras y más claras serían atraídas más rápido hacia su vecindad.

«La galaxia más brillante de un cúmulo es una especie de jefe, con las otras galaxias en mayor movimiento a su alrededor», dice Morris. “Y vimos que más del 90 % de nuestros AGN inflexibles en grupos eran los más brillantes del grupo. Probablemente no se están moviendo lo suficientemente rápido como para que sus jets parezcan torcidos.

Es probable que sea una combinación de espacio circundante cargado de gas y alta velocidad lo que dobla los chorros de un AGN.

“Es un acto de equilibrio”, dice Morris. “Si tiene que atravesar un medio súper denso, no se necesitaría mucha velocidad para hacer chorros curvos. Y las galaxias que se mueven a gran velocidad no necesitarían tanto gas para tener un AGN con un jet torcido.

Los investigadores continúan desentrañando la influencia relativa de diferentes condiciones.

“No vemos una sola galaxia cambiando con el tiempo. Toma miles y miles de millones de años”, dice Morris. «Entonces, cuanto mejor podamos determinar qué hizo que ciertos tipos de galaxias sean diferentes de otras, mejor podremos entender cómo evolucionan e interactúan».