Imagen de rayos X del Chandra Deep Field-North. Crédito de la imagen: NASA / PSU Haga clic para ampliar
Según un astrónomo de Penn State, los datos de las encuestas del observatorio de rayos X muestran que los agujeros negros son mucho más numerosos y evolucionaron de manera diferente de lo que los investigadores hubieran esperado.
"Queríamos un censo de todos los agujeros negros y queríamos saber cómo son", dijo Niel Brandt, profesor de astronomía y astrofísica. "También queríamos medir cómo los agujeros negros han crecido a lo largo de la historia del Universo".
Brandt y otros investigadores han hecho exactamente eso mirando un parche de cielo en el hemisferio norte llamado Chandra Deep Field-North, utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y un parche similar en el hemisferio sur llamado Extended Chandra Deep Field-South . Las encuestas también se están llevando a cabo en otras partes del cielo utilizando tanto Chandra como la Misión de Newton de rayos X Multi-Mirror de la Agencia Espacial Europea.
Los investigadores observaron las emisiones de rayos X porque las áreas alrededor de los agujeros negros emiten rayos X y luz visible. La naturaleza penetrante de los rayos X proporciona una forma directa de identificar los agujeros negros. El uso de rayos X también permite a los astrónomos detectar los agujeros negros en los centros de las galaxias sin que la luz visible proveniente de las estrellas de una galaxia elimine su señal, dijo Brandt a los asistentes a la reunión anual de la Asociación Americana para el Avance de la Ciencia en St. Louis, Mo. 17 de febrero. Los agujeros negros que estudiaron fueron aquellos que residen en los centros de las galaxias y emiten rayos X de forma activa, por lo que se denominan núcleos galácticos activos.
"Encontramos agujeros negros supermasivos activos en los centros de galaxias masivas", dijo Brandt. “Nuestra galaxia también tiene su propio agujero negro en su centro que mide 2.6 millones de masas solares. Nuestro agujero negro no está activo hoy, pero suponemos que estuvo activo en el pasado ".
Estos estudios de rayos X extragalácticos profundos observaron parches de cielo cuidadosamente elegidos, que están en gran parte libres de cualquier cosa que pueda interferir con la obtención de los datos de rayos X. Chandra miró el Chandra Deep Field-North, un área del cielo de dos tercios del tamaño de la Luna llena, durante un período de 23 días durante un período de dos años. Los investigadores detectaron alrededor de 600 fuentes de rayos X. Después de comparar las imágenes de rayos X con imágenes ópticas de exactamente la misma porción de cielo tomada por el Telescopio Espacial Hubble, casi todas las fuentes de 600 puntos correspondieron a galaxias ópticas, lo que sugiere que los agujeros negros que fueron fuentes de la firma de rayos X estaban en Los centros de las galaxias.
"Los astrónomos de rayos X lo están haciendo mejor que nadie en un factor de diez, en la identificación de estos núcleos galácticos activos", dijo Brandt. "Con más tiempo podríamos hacerlo aún mejor, profundizando aún más".
Lo que los investigadores encontraron fue que los agujeros negros supermasivos son más numerosos de lo que podríamos haber esperado. También descubrieron que los agujeros negros evolucionaron de manera diferente a lo que los astrónomos esperaban antes del trabajo de Chandra. Extrapolando de los 600 agujeros negros encontrados por Chandra, Brandt sugiere que hay alrededor de 300 millones de agujeros negros súper masivos en todo el cielo.
La existencia de tantos agujeros negros confirmó que lo que alguna vez se pensó que era una radiación de fondo de rayos X cósmica realmente difusa, en realidad proviene de fuentes puntuales.
En la década de 1960, los astrónomos descubrieron cuásares, agujeros negros muy luminosos y muy distantes, en los centros galácticos. Los cuásares, inicialmente llamados fuentes de radio cuasi estelares, se estudiaron intensamente. Los investigadores pronto se dieron cuenta de que solo algunos de estos objetos eran emisores de radio y que se formaron temprano en la historia del Universo.
"Si bien los cuásares son espectaculares, no son representativos de los núcleos galácticos activos típicos", dijo Brandt. "Ahora, usando Chandra y otros observatorios de rayos X, podemos encontrar y estudiar los núcleos galácticos activos típicos de moderada luminosidad en el Universo distante de alto desplazamiento al rojo".
Los cuásares y los núcleos galácticos activos de luminosidad moderada también evolucionaron de manera diferente. Los cuásares son un fenómeno de galaxias jóvenes, mientras que los núcleos galácticos activos de luminosidad moderada alcanzaron su punto máximo más tarde en el tiempo cósmico.
"Nos gustaría saber si los núcleos galácticos activos cambian con el tiempo cósmico", dijo Brandt. "¿Los agujeros negros se alimentan y crecen de la misma manera a lo largo de la historia del Universo?"
Los investigadores observaron la cantidad relativa de energía que sale en los rayos X en comparación con otras longitudes de onda y descubrieron que esta relación no cambia en 13 mil millones de años. Observaron los espectros de rayos X y descubrieron que estos tampoco cambiaron con el tiempo.
"A pesar de los enormes cambios en la densidad espacial de los agujeros traseros, los motores individuales que alimentan los núcleos galácticos activos son notablemente estables", dijo Brandt.
Brandt cree que Chandra podría observar Chandra Deep Field-North durante un período de tiempo más largo y obtener datos más confidenciales y profundos. Esto sacaría a la luz las galaxias que actualmente están oscurecidas. También reuniría más rayos X, lo que permitiría mejores análisis espectrales y de variabilidad de rayos X. Con un sondeo más sensible, los investigadores también están detectando un número creciente de galaxias no activas como la nuestra.
"Chandra ha funcionado bien durante seis años", dijo Brandt. "No hay ninguna razón por la cual Chandra y Newton no puedan seguir observando durante otros 10 años o más".
Fuente original: Comunicado de prensa de PSU
