Nuevas imágenes del protocúmulo de galaxias Spiderweb revelan un número inusualmente alto de agujeros negros supermasivos activos.
Los datos del Observatorio de rayos X Chandra recopilados durante 8 días muestran que, en el volumen del espacio estudiado, 14 agujeros negros en el corazón de las galaxias, incluida la galaxia Spiderweb en el centro del protocúmulo, están devorando material del espacio con avidez. alrededor de ellos.
Esta es una tasa mucho más alta que otros volúmenes de espacio similares, lo que sugiere que hasta una cuarta parte de las galaxias más masivas en el cúmulo bebé están unidas por agujeros negros en crecimiento activo.
El protocúmulo Spiderweb, llamado así por la galaxia Spiderweb en su centro, es un cúmulo creciente de galaxias cuya luz ha viajado 10.600 millones de años luz para llegar a nosotros. Se remonta a un período en el tiempo cósmico conocido como ‘Mediodía Cósmico’, un período corto de aproximadamente 2 a 3 mil millones de años después del Big Bang en el que las galaxias formaron estrellas a un ritmo vertiginoso.
Hoy, donde sea que esté, el cúmulo Spiderweb debería haber evolucionado hasta convertirse en un cúmulo de galaxias masivo, estable y unido gravitacionalmente.
El estudio de tales cúmulos mientras aún se encuentran en las primeras etapas de ensamblaje debería arrojar información sobre la evolución de la estructura a gran escala del Universo. También puede brindarnos más información sobre los procesos que afectan las tasas de formación de estrellas y la actividad de los agujeros negros supermasivos (SMBH) en los miembros de los cúmulos de galaxias.
Los 14 SMBH activos, con Spiderweb Galaxy en el centro. (NASA/CXC/INAF/P. Tozzi et al./NAOJ/NINS/STScI)
Pero en realidad no sabemos cómo evolucionan los cúmulos de galaxias, por lo que es difícil determinar qué grupos son auténticos protocúmulos y cuáles es poco probable que cambien. Por esa razón, los científicos buscan objetivos inusuales e interesantes que muestren actividad relacionada con la evolución, confirmada en múltiples longitudes de onda.
Las observaciones de Chandra del protocúmulo Spiderweb fueron parte de este proceso. Cuando un SMBH acumula material activamente, el proceso inyecta energía conocida como “retroalimentación” en la galaxia que lo rodea, lo que a su vez tiene un impacto masivo en la formación de estrellas.
Un equipo de científicos dirigido por el astrofísico Paolo Tozzi del Instituto Nacional de Astrofísica de Italia dirigió el telescopio hacia el cúmulo para buscar la emisión de rayos X reveladora de los agujeros negros supermasivos que se alimentan.
Aunque los agujeros negros en sí mismos no emiten luz, la acumulación es tan enérgica que envía una luz de alta energía a todo el Universo. Esto es lo que detectó el equipo. En una región del espacio de aproximadamente 11,3 millones de años luz de diámetro, se observó que 14 de las galaxias del protocúmulo emitían rayos X, lo que sugiere que sus SMBH están activos.
Una imagen de múltiples longitudes de onda de Spiderweb Galaxy. (NASA/CXC/INAF/P. Tozzi et al./NAOJ/NINS/STScI)
Esto es mucho más alto que otras muestras similares de espacio en la misma época, con el mismo rango de masas de galaxias. Hasta el 25 por ciento de las galaxias más masivas del protocúmulo podrían tener agujeros negros supermasivos activos, encontraron los investigadores. Eso es de cinco a 20 veces más alto que otras muestras.
Esto podría tener implicaciones interesantes para nuestra comprensión de cómo crecen los cúmulos de galaxias y cómo afectan la formación y evolución de galaxias. El hallazgo sugiere que hay algo específico en el entorno del protocúmulo Spiderweb que está desencadenando la actividad del agujero negro supermasivo.
No está claro cuál podría ser este factor ambiental. Es posible que las interacciones gravitatorias entre las galaxias estén moviendo material, arrastrándolo hacia los centros galácticos donde puede ser devorado por los agujeros negros.
Otra posibilidad, dijeron los investigadores, es que el protocúmulo haya retenido de alguna manera una gran cantidad de gas frío, que sería más fácil de acumular para los agujeros negros que el gas caliente que vemos en los cúmulos de galaxias cercanos. O tal vez una combinación de factores está en juego.
Los datos de los instrumentos que pueden ver en diferentes longitudes de onda, incluido el Telescopio Espacial Hubble, deberían ayudar a arrojar algo de luz (ja, ja) sobre este misterio, dijeron los investigadores.
“Al explotar el conjunto de datos de longitud de onda múltiple disponible en el campo Spiderweb, planeamos explorar más a fondo las propiedades de los miembros del protocúmulo de rayos X para investigar el principal mecanismo físico responsable de desencadenar la emisión de rayos X”. escribieron en su papel.
La investigación ha sido aceptada en Astronomía y Astrofísicay está disponible en arXiv.