Una simulación de los poderosos chorros generados por agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias más grandes explica por qué algunos estallan como balizas brillantes visibles en todo el universo, mientras que otros se desmoronan y nunca perforan el halo de la galaxia. Un equipo dirigido porEl físico de la Universidad de California Alexander Tchekhovskoy publica sus resultados en un nuevo artículo publicado hoy en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
Se observa que alrededor del 10 por ciento de todas las galaxias con núcleos activos, todos presumiblemente con agujeros negros supermasivos dentro del bulbo central, tienen chorros de gas que brotan en direcciones opuestas desde el núcleo. El gas ionizado caliente es impulsado por eltorciendo campos magnéticos del agujero negro giratorio, que puede ser tan grande como varios miles de millones de soles.
Un rompecabezas de 40 años fue la razón por la cual algunos aviones son fuertes y salen de la galaxia hacia el espacio intergaláctico, mientras que otros son estrechos y a menudo se esfuman antes de llegar al borde de la galaxia. La respuesta podría arrojar luz sobre cómo las galaxias ysus agujeros negros centrales evolucionan, ya que se cree que los chorros abortados agitan la galaxia y ralentizan la formación de estrellas, al tiempo que reducen la caída de gas que ha estado alimentando al voraz agujero negro. El modelo también podría ayudar a los astrónomos a comprender otros tipos de chorros, comolos producidos por estrellas individuales y los vemos como explosiones de rayos gamma o púlsares.
"Si bien fue bastante fácil reproducir los chorros estables en simulaciones, resultó ser un desafío extremo explicar qué hace que los chorros se desmoronen", dijo el astrofísico teórico de la Universidad de California, Berkeley, Alexander Tchekhovskoy, un posdoctoral de Einstein de la NASA.compañero que dirigió el proyecto ". Para explicar por qué algunos jets son inestables, los investigadores tuvieron que recurrir a explicaciones como estrellas gigantes rojas en el camino de los jets cargando los jets con demasiado gas y haciéndolos pesados e inestables para que se derrumben."
Teniendo en cuenta los campos magnéticos que generan estos chorros, Tchekhovskoy y su colega Omer Bromberg, un becario posdoctoral de Lyman Spitzer Jr. en la Universidad de Princeton, descubrieron que las inestabilidades magnéticas en el avión determinan su destino. Si el avión no es lo suficientemente poderoso como parapenetrar el gas circundante, el chorro se estrecha y colima, una forma propensa a retorcerse y romperse. Cuando esto sucede, el gas ionizado caliente canalizado a través del campo magnético arroja a la galaxia, inflando una burbuja de gas caliente que generalmente calienta la galaxia.
Los chorros potentes, sin embargo, son más amplios y pueden atravesar el gas circundante hacia el medio intergaláctico. Los factores determinantes son la potencia del chorro y la rapidez con que la densidad del gas disminuye con la distancia, generalmente depende de la masa y el radio deel núcleo de la galaxia
La simulación, que concuerda bien con las observaciones, explica lo que se conoce como la dicotomía morfológica de los aviones Fanaroff-Riley, señalada por primera vez por Bernie Fanaroff de Sudáfrica y Julia Riley del Reino Unido en 1974.
"Hemos demostrado que un jet puede desmoronarse sin ninguna perturbación externa, solo por la física del jet", dijo Tchekhovskoy.
El agujero negro supermasivo en el centro abultado de estas galaxias masivas es como una aceituna sin hueso que gira alrededor de un eje a través del agujero, dijo Tchekhovskoy. Si pasas un hilo de espagueti a través del agujero, que representa un campo magnético, entonces la aceituna giratoriaenrollará los espaguetis como un resorte. Los campos magnéticos giratorios y enrollados actúan como un taladro flexible que intenta penetrar el gas circundante.
La simulación, basada únicamente en interacciones de campo magnético con partículas de gas ionizado, muestra que si el chorro no es lo suficientemente potente como para perforar un agujero a través del gas circundante, el taladro magnético se dobla y, debido a la inestabilidad del pliegue magnético, se rompe.Un ejemplo de este tipo de chorro se puede ver en la galaxia M87, uno de los chorros más cercanos a la Tierra a una distancia de aproximadamente 50 millones de años luz, y tiene un agujero negro central igual a aproximadamente 6 mil millones de soles.
"Si tuviera que saltar encima de un avión y volar con él, vería que el avión comienza a moverse debido a una inestabilidad en el campo magnético", dijo. "Si este movimiento crece más rápido de lo necesariocuando el gas llegue a la punta, el chorro se desmoronará. Si la inestabilidad se hace más lenta de lo que se necesita para que el gas pase de la base a la punta del chorro, entonces el chorro se mantendrá estable ".
El chorro en la galaxia Cygnus A, ubicado a unos 600 millones de años luz de la Tierra, es un ejemplo de poderosos chorros que penetran en el espacio intergaláctico.
Tchekhovskoy argumenta que los chorros inestables contribuyen a lo que se llama retroalimentación del agujero negro, es decir, una reacción del material alrededor del agujero negro que tiende a disminuir su consumo de gas y, por lo tanto, su crecimiento. Los chorros inestables depositan mucha energía dentrola galaxia que calienta el gas y evita que caiga en el agujero negro. Los chorros y otros procesos mantienen efectivamente el tamaño de los agujeros negros supermasivos por debajo de unos 10 mil millones de masas solares, aunque los astrónomos de UC Berkeley encontraron recientemente agujeros negros con masas cercanas a los 21 mil millones de rayos solares.masas.
Presumiblemente, estos chorros comienzan y se detienen, durando quizás 10-100 millones de años, como lo sugieren las imágenes de algunas galaxias que muestran más de un jet, uno de ellos viejo y andrajoso. Evidentemente, los agujeros negros pasan por ciclos de atracón, interrumpidos en parte porel chorro ocasional inestable que esencialmente le quita la comida.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Real Sociedad Astronómica RAS . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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