Hace una década aproximadamente, los astrónomos descubrieron inmensas reservas de gas de hidrógeno – a las cuales llamaron "burbujas" - mientras realizaban estudios de jóvenes galaxias distantes. Las burbujas están resplandeciendo brillantemente en luz óptica, pero la fuente de la inmensa energía necesaria para el resplandor y la naturaleza de estos objetos no eran claras.
Una larga observación hecha con el Chandra ha identificado la fuente de esta energía por primera vez. Los datos de rayos X muestran que una fuente importante de poder dentro de estas colosales estructuras es un creciente agujero negro supermasivoparcialmente oscurecido por densas capas de polvo y gas. Los fuegos artificiales de la formación de estrellas en galaxias también se considera que desempeñan un papel importante, gracias al telescopio espacial Spitzer y las observaciones terrestres.
"Durante diez años los secretos de las burbujas habían sido ocultados de la vista, pero ahora hemos descubierto su fuente de energía", dijo James Geach de la Universidad de Durham en el Reino Unido, quien dirigió el estudio. "Ahora podemos resolver algunos argumentos acerca de el importante papel que ellas desempeñaron en la construcción original de las galaxias y los agujeros negros."
Se cree que las galaxias se forman cuando el gas fluye hacia el interior bajo la atracción de la gravedad y se enfría emitiendo radiación. Este proceso debería detenerse cuando el gas se calienta por la radiación y fluye lejos de las galaxias y sus agujeros negros. Las burbujas pueden ser un indicativo de esta primera etapa, o de la segunda.
Sobre la base de los nuevos datos y argumentos teóricos, Geach y sus colegas demuestran que el calentamiento del gas por(el crecimiento de los agujeros negros supermasivos y los estallidos de formación de estrellas), en lugar del enfriamiento del gas,son los más probables factores que energizen las burbujas. La implicación es que las burbujas representan una etapa en que las galaxias y los agujeros negros están comenzando a apagar su rápido crecimiento debido a estos procesos de calentamiento. Esta es una etapa crucial de la evolución de las galaxias y los agujeros negros - conocida como "retroalimentación" - y que los astrónomos han estado durante mucho tiempo tratando de entender.
la ilustración muestra lo que sucede en una de las burbujas si se mirara a corta distancia ,los brazos espirales de la galaxia son vistos en amarillo y blanco. Hacia 2 de los lados (arriba y abajo) hay un flujo saliente energizado por el agujero negro supermasivo ocultado en el centro de la galaxia y mostrado en brillante amarillo.Este flujo saliente ilumina y calienta el gas alrededor de la galaxia haciendo que la burbuja sea vista a través de miles de millones de años luz de distancia .Las estrellas se están formando a una rápida taza en esta galaxia y las jóvenes estrellas están siendo destruidas en explosiones de supernovas .Las tres brillantes estrellas sobre el bulbo central son muestras de tales supernovas.La radiación desde las regiones cercanas al agujero negro y desde estrellas masivas asimismo tendrán un significativo efecto en la iluminación y calentamiento de la burbuja. (Credit: NASA/CXC/M.Weiss).
en esta segunda ilustración se muestran los efectos del estallidos de innumerables supernovas y la gran pérdida de masa de las estrellas antes de que ellas sean destruidas generando poderosos vientos que se expanden hacia fuera iluminando y calentando el gas de los alrededores.Un cercano ejemplo de tales procesos son los estallidos de estrellas en la galaxia M82. (Credit: NASA/CXC/M.Weiss).
"Estamos viendo signos de que las galaxias y los agujeros negros dentro de estas burbujas están alcanzando “la mayoría de edad” y ahora están haciendo retroceder al gas restante para evitar un mayor crecimiento", dijo el coautor Lehmer Bret, también de Durham. "Las masivas galaxias deben pasar por una etapa como esta, o ellas formarían demasiadas estrellas y así terminarian ridículamente grandes en el día de hoy."
Chandra y una colección de otros telescopios incluyendo a Spitzer han observado 29 burbujas en un gran campo en el cielo denominado "SSA22". Estas burbujas , que tienen varios cientos de miles de años luz de ancho, son vistas cuando el Universo tenía unos dos mil millones de años, o aproximadamente el 15% de su edad actual.
En cinco de estas burbujas, los datos de Chandra revelaron la firma indicadora del crecimiento de agujeros negros supermasivos- (un punto-como fuente luminosa de emisión de rayos X). Estos gigantes agujeros negros se cree que residen en los centros de la mayoría de las galaxias de hoy, incluida la nuestra. Otras tres de las burbujas en este campo mostraron posible evidencia de tales agujeros negros. Sobre la base de nuevas observaciones, incluyendo datos del Spitzer, el equipo de investigación pudo determinar que varias de estas galaxias son notables también por los niveles de formación de estrellas.
la imagen compuesta muestra uno de los más brillantes objetos observados en un estudio de 29 burbujas localizadas en un sencillo campo del cielo llamado SSA22.Brillante gas hidrógeno dentro de las burbujas es mostrado por una imagen óptica Lyman-alpha(coloreada de amarillo) hecha por el telescopio Subaru.Una galaxia localizada en la burbuja es visible en una imagen óptica del telescopio Hubble (coloreada de blanco) y hay una imagen infraroja del telescopio Spitzer (coloreada en rojo).Finalmente la imagen del Chandra (coloreada en azul) muestra evidencia de un creciente supermasivo agujero negro en el centro de la galaxia.La radiación y el flujo saliente desde el activo agujero negro están iluminando y calentando el gas en la burbuja. Credito: X-ray (NASA/CXC/Durham Univ./D.Alexander et al.); Optical (NASA/ESA/STScI/IoA/S.Chapman et al.); Lyman-alpha Optical (NAOJ/Subaru/Tohoku Univ./T.Hayashino et al.); Infrared (NASA/JPL-Caltech/Durham Univ./J.Geach et al.)).
imagen en rayos X del Chandra donde se observa la evidencia de un creciente agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia.
esta imagen compuesta muestra la tercera más brillante burbuja observada en un estudio de 29 objetos localizados en un sencillo campo del cielo llamado SSA22 .Brillante gas hidrógeno en la burbuja es mostrado por una imagen óptica Lyman-alpha(coloreada de amarillo).Una galaxia localizada en la burbuja es visible en una imagen óptica del Hubble (coloreada en blanco) y la imagen del Spitzer aparece (coloreada en rojo).Nótese que el area de coincidencia entre el gas dentro de la burbuja y la galaxia vista en infrarojo aparece de color naranja en la imagen .Finalmente la imagen del Chandra (mostrada en azul) muestra evidencia de un creciente supermasivo agujero negro en el centro de la galaxia la radiación y el flujo desde este activo agujero negro iluminan y calientan el gas en la burbuja.
imagen óptica del telescopio Subaru de la región SSA22 mostrando un mapa en púrpura de la densidad de los proto-cúmulos en esta región. (Credit: NAOJ/Subaru/Tohoku Univ./T.Hayashino et al.)
La radiación y los poderosos flujos salientes desde estos agujeros negros supermasivos y los estallidos de formación de estrellas son, según los cálculos, lo suficientemente potente para iluminar el gas de hidrógeno en las burbujas que ellos habitan.En los casos en que las señales de estos agujeros negros no se detectaron, las burbujas son en general más débiles. Los autores demuestran que los agujeros negros brillan lo suficiente para energizar estas burbujas, sino serían demasiado difusas para ser detectadas, por las observaciones de Chandra.
Además de explicar la fuente de alimentación de las burbujas, estos resultados ayudan a explicar su futuro. Bajo la hipótesis del calentamiento , el gas en las burbujas no se enfríaría para formar estrellas, sino se sumará a el gas caliente encontrado entre las galaxias.Entonces SSA22 podría convertirse en un cúmulo masivo de galaxias.
"En el principio las burbujas habrían alimentado a sus galaxias, pero lo que vemos ahora son más parecidos , a los restos", dijo Geach. "Esto significa que nosotros tendremos que mirar aún más atrás en el tiempo para capturar a las galaxias y los agujeros negros en el acto de su formación desde las burbujas."
A continuación un par de videos sobre las burbujas:
link: http://www.videos-star.com/watch.php?video=wPbsas0fLVw
Esta animación de una burbuja comienza con una visión cercana de un supermasivo agujero negro en el centro de una galaxia.El material cae dentro del agujero negro por intermedio de un caliente y rotante disco y energiza un flujo saliente que empuja hacia fuera el interior de la galaxia luego muestra la galaxia huésped del agujero negro y como el flujo saliente viaja lejos de la galaxia y calienta el gas de sus alrededores ,otros flujos salientes energizados por el agujero negro son vistos ,la animación incluso muestra al final la extensión completa del gas dentro de la burbuja conteniendo la galaxia.
link: http://www.videos-star.com/watch.php?video=TnFPyduNxRc
Esta secuencia muestra 2 de las 29 burbujas de gas hidrógeno observadas por Chandra en este estudio, el video comienza con una visión de campo ancho del sector del cielo estudiado (SSA22), hecha por telescopio Subaru y luego hay un zoom para mirar las burbujas de cerca en múltiples longitudes de onda .El gas hidrógeno en las burbujas que brilla en luz óptica está coloreado de amarillo mientras las galaxias en la región son vistas en infrarojo y luz óptica (coloreadas en rojo y blanco).Los datos del Chandra están en azul y revelan la presencia de un creciente agujero negro en estos objetos.
Estos resultados aparecerán en la emisión del 10 de julio de The Astrophysical Journal.
fuente de la información:
http://www.nasa.gov/mission_pages/chandra/news/09-047.html
