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Un agujero negro está expulsando radiación y los científicos no saben por qué

Lleva 100 millones de años 'eructando', cuyo material excava enormes cavidades en el gas caliente del cluster de galaxias MS0735 situado a 2.600 millones de años luz de distancia.

Los agujeros negros supermasivos suelen encontrarse en el corazón de las galaxias, como la Vía Láctea. También los hay en los cúmulos galácticos. Las atmósferas de estos cúmulos o cluster de galaxias están llenas de plasma caliente que puede superar temperaturas de 50 millones de grados centígrados, pero estas altas temperaturas generalmente se enfrían con el tiempo, lo que permite que se formen nuevas estrellas. Este proceso, llamado retroalimentación, puede evitar el enfriamiento de la atmósfera y la posterior formación de una estrella.
Y cuando el agujero negro no solo está en el centro de una galaxia, sino también en el centro de un cúmulo de galaxias, expulsa chorros que excavan enormes cavidades en el gas caliente del centro del cúmulo, llamadas burbujas de radio; esto es, hay ocasiones en las que el agujero negro recalentará el gas que lo rodea en ráfagas violentas -'eructos'- desde su centro.
Ahora, una colaboración internacional de investigadores ha utilizado observaciones del Telescopio Green Bank (GBT) para obtener más información sobre un agujero negro supermasivo que emite, misteriosamente burbujas de radiación. El objetivo es que si se puede aprender más sobre lo que queda al llenar estas cavidades, los científicos pueden comenzar a comprender qué es lo que las origina inicialmente. Y es que, desplazar un volumen tan grande de gas requiere una enorme cantidad de energía y comprender de dónde proviene esta energía es de gran interés para los astrofísicos.
"Estamos viendo uno de los estallidos más energéticos jamás vistos desde un agujero negro supermasivo", explicó Jack Orlowski-Scherer, investigador de la Universidad McGill en Montreal, Quebec y líder del trabajo que publica la revista Astronomy & Astrophysics. "Esto es lo que sucede cuando alimentas un agujero negro y expulsa violentamente una cantidad gigante de energía".
Recordemos que la luz que ven los astrónomos cuando observan un agujero negro proviene del entorno cercano al agujero negro, no del propio agujero negro.
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¿Cuál es la fuente de esa energía?

Los investigadores usaron el receptor MUSTANG-2 en el GBT para obtener una imagen de MS0735 ubicado a 2.600 millones de años luz de distancia de nosotros, usando el efecto Sunyaev-Zeldovich (SZ), una distorsión sutil de la radiación del fondo cósmico de microondas (CMB) debido a la dispersión de electrones calientes en el gas del cúmulo. El telescopio GBT mide principalmente la presión térmica, según apuntan los autores.
A diferencia de investigaciones anteriores, las nuevas imágenes producidas por GBT consideran la posibilidad de que el soporte de presión dentro de las burbujas pueda tener más matices de lo que se pensaba anteriormente, mezclando componentes térmicos y no térmicos.
"Con el poder de MUSTANG-2, podemos ver dentro de estas cavidades y comenzar a determinar con precisión de qué están llenas y por qué no colapsan bajo presión", explica Tony Mroczkowski, astrónomo del Observatorio Europeo Austral y coautor del trabajo.
Las imágenes tomadas por la colaboración son las imágenes SZ más profundas del estado termodinámico de las cavidades en un cúmulo de galaxias.
"Sabíamos que este era un sistema emocionante cuando estudiamos el núcleo de radio y los lóbulos a bajas frecuencias, pero solo ahora estamos comenzando a ver la imagen completa", explica Tracy Clarke, astrónoma del Laboratorio de Investigación Naval de EE. UU. y VLITE.
Próximas observaciones a través de múltiples frecuencias podrán establecer con mayor precisión la naturaleza de cómo de exótica es la erupción del agujero negro
Referencia: John Orlowski-Scherer et al, GBT/MUSTANG-2 9″ resolution imaging of the SZ effect in MS0735.6+7421, Astronomy & Astrophysics (2022). DOI: 10.1051/0004-6361/202244547

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