Un gran equipo internacional de científicos ha observado en tiempo real un evento que los astrónomos nunca esperaron que sucediera. Los hallazgos se describen en un nuevo artículo publicado en Cartas de revistas astrofísicas Dirigido por Elaine Meyer, profesora asociada de Física en la UMBC.
1ES 1927+654 es un centro galáctico de excitación a unos 270 millones de años luz de la Tierra en la constelación de Draco. Durante muchos años, los científicos clasificaron 1ES 1927+654 como un “núcleo galáctico activo” o AGN, lo que significa que tiene un agujero negro activo en su centro. Este agujero negro en particular fue agregando material lentamente, hasta que dejó de hacerlo.
En 2018, un agujero negro fue noticia por primera vez cuando repentinamente experimentó un fuerte aumento de actividad. Aumentó drásticamente el ritmo al que consumía material y en unos pocos meses se volvió 100 veces más brillante en el espectro de luz visible. Una transición de este tipo alguna vez tomó mucho más tiempo que la vida humana, del orden de miles a millones de años. Desde entonces, los científicos lo han estado observando de cerca en busca de fenómenos interesantes adicionales, y 1ES 1927+654 ha cumplido.
Más drama
Después de comenzar un importante aumento de actividad en 2018, que incluyó casi un año de emisión de rayos X de niveles extremadamente altos, el agujero negro volvió a quedarse en silencio hasta 2020, solo para aumentar drásticamente su producción nuevamente en 2023. En ese momento, comenzó a emitir ondas de radio con una intensidad 60 veces mayor en tan solo unos meses, un comportamiento que nunca ha sido observado en tiempo real por un agujero negro supermasivo.
Algunas de las imágenes de mayor resolución de la emisión de radiofrecuencia se obtuvieron mediante una técnica llamada interferometría de línea de base muy larga (VLBI). Muestra claramente un par de chorros de plasma con orientación opuesta que se forman cerca del agujero negro y se expanden hacia afuera durante 2023-2024. .
En los últimos años, los científicos han descubierto un puñado de agujeros negros supermasivos que emiten mucho más intensamente en frecuencias de radio que cuando fueron observados por primera vez, a los que llaman “AGN de aparición de cambios”. Sin embargo, hasta ahora todos fueron observados en dos puntos temporales con años o décadas de diferencia, y se suponía que “algo sucedió” en el medio. Este nuevo artículo ofrece una primera mirada. cómo Este tipo de cambio está detallado.
Encendido en tiempo real.
En algunos casos, los chorros de agujeros negros “pueden alcanzar grandes masas fuera de la galaxia anfitriona. Pueden afectar la cantidad de estrellas que se están formando”, dice Meyer. Saber cómo funcionan los chorros es “muy importante para comprender el panorama general de cómo está evolucionando el universo y cómo evolucionaron las galaxias”.
En el caso descrito en el nuevo artículo, “tenemos observaciones muy detalladas del chorro de radio que se ‘activa’ en tiempo real, y aún más interesantes son las observaciones del VLBI, que muestran claramente que esta gota de plasma es expulsada del agujero negro. Se nota”, afirma el alcalde. “Esto nos muestra que en realidad es un chorro de plasma que está causando la llamarada de radio. No es ningún otro proceso el que está causando que la emisión de radio aumente. Es un chorro que se mueve entre un 20 y un 30 por ciento de su velocidad”. la velocidad de la luz que sale de un agujero negro.”
Subashish Leha.Un científico investigador asistente en la UMBC en el Centro de Tecnología de Ciencias Espaciales y segundo autor del nuevo artículo, ha estudiado durante mucho tiempo los AGN visibles en longitudes de onda largas de rayos X. Con la idea de que la emisión de radiofrecuencia de 1ES 1927+654 también podría mostrar un comportamiento interesante, se acercó a Meyer en 2020 para colaborar con el estudio de 1ES 1927+654 y otras galaxias similares. Actualmente en revisión. Esto incluye observaciones adicionales de rayos X y una interpretación del fenómeno de formación de chorros.
“Todavía no entendemos cómo los agujeros negros y sus galaxias anfitrionas interactúan y coevolucionan a lo largo del tiempo cósmico”, dice Laha, “y por primera vez este estudio nos brinda una oportunidad única de comprender cómo habla un agujero negro supermasivo”. ‘ a su galaxia anfitriona.”
No apto para cardíacos.
El tiempo es esencial en este tipo de trabajo. “La astronomía en el dominio del tiempo”, como se la llama, “no es para los débiles de corazón”, dice Meyer. “Sabes, hay alertas rápidas: algo sucede y tienes que hacer un seguimiento. Tienes que acudir a ello, y no importa si es media noche, tienes que enviar ese correo electrónico. Porque sabes cada hora cuenta. Un poco de presión.”
El proyecto se convirtió en un momento en el que “todos manos a la obra” para la colaboración de UMBC. Una vez que Meyer y Laha vieron un gran aumento en la actividad de radio en 2023, Meyer dice: “Pensamos: ‘Guau, está bien, algo está sucediendo'”. Nunca se había visto antes, nos emocionamos mucho, así que básicamente intentamos tomar todos los radiotelescopios y lograr que observaran esta fuente”.
Debido a que 1ES 1927+654 estaba cambiando tan rápidamente ante sus ojos, el equipo fue recompensado con nuevas observaciones no programadas en telescopios de todo el mundo durante el período de estudio, cuando los telescopios normalmente deberían tener meses o años predeterminados.
Un becario postdoctoral que trabaja con Meyer, Muéstramequien es el tercer autor del artículo, asumió la mayor parte de las tareas nocturnas, analizando rápidamente los datos entrantes y solicitando nuevas observaciones. Está muy feliz de ser parte de un descubrimiento tan emocionante. “Este notable hallazgo desafía los modelos existentes de actividad de AGN y resalta el papel único que desempeñan los AGN cambiando de forma para desentrañar el misterio del motor central de las galaxias activas en tiempo real”, dice Shuvo.
Nace un nuevo jet.
Algunos de los chorros nacientes de 1ES 1927+654 son relativamente pequeños en comparación con las estructuras de chorro más grandes del AGN más potente, dice Meyer. Pero eso no los hace menos interesantes; de hecho, probablemente sean más comunes en todo el universo y, por lo tanto, más importantes de entender, dice.
Algunos datos sugieren que la llamarada de 2018, en el espectro visible, podría ser causada por un “evento de barrera oceánica”, donde un objeto grande, como una estrella o una nube de gas, choca con un agujero negro inactivo, se acerca demasiado y lo ilumina artificialmente. sólo un momento. Unos años, dice el alcalde. Pero las observaciones de eventos de perturbación de mareas en galaxias ya activas son raras y poco comprendidas.
Si bien los chorros de plasma más grandes se extienden más allá de sus galaxias anfitrionas y abarcan millones de años, los científicos están obteniendo información sobre una nueva clase de chorros cada vez más pequeños llamados “objetos simétricos compactos” u CSO. Meyer cree que los datos en este caso apuntan más claramente al nacimiento de una nueva OSC. Una hipótesis reciente es que los chorros en las CSO son cualitativamente diferentes de los chorros muy grandes y de larga duración que se ven en otros lugares, dice Meyer, tal vez “procedentes de la misma estrella o nube de gas representan una intrusión que esencialmente produce una perturbación de marea y alimenta una”. jet de corta duración durante quizás 1.000 años”.
El evento de interrupción de las mareas probablemente ocurrió hace muchos años, “y el agujero negro tardó algunos años en organizarse y comenzar a producir un chorro”, como observó el equipo en 2023-2024, dice Meyer.
Preguntas abiertas.
En general, “después de todas estas décadas de estudiar estas fuentes, todavía no entendemos realmente por qué una parte de los agujeros negros que se acumulan crean chorros y luego cómo los lanzan. Algún tiempo. Hasta ahora, literalmente, no podíamos ver lo que estaba sucediendo en la región interior: cómo interactuaba el disco de acreción alrededor del agujero negro y creaba el chorro, por lo que aún quedan muchas preguntas abiertas”, afirma Meyer.
Meyer dice que quedan dudas, pero hoy en día existen muchos modelos prometedores de cómo los agujeros negros producen chorros. Los próximos pasos incluirán trabajar con teóricos para comprender cómo los datos de este estudio pueden ayudar a probar y perfeccionar estos modelos.
“Hay mucho trabajo teórico por hacer para comprender lo que hemos visto, pero lo bueno es que tenemos muchos datos”, dice Meyer. “Continuaremos siguiendo esta fuente y será emocionante”.
