Un estudio captura seis galaxias que experimentan transiciones dramáticas y repentinas

Un nuevo estudio dirigido por astrónomos de la Universidad de Maryland documentó seis galaxias somnolientas de la región de la línea de emisión nuclear de baja ionización (LINER; izquierda) que se transformaron repentinamente en cuásares ardientes (derecha), hogar del núcleo galáctico activo más brillante. Los investigadores sugieren que han descubierto un tipo completamente nuevo de actividad de agujero negro en los centros de estas seis galaxias LINER. Crédito: (Izquierda; imágenes de luz infrarroja y visible): ESA / Hubble, NASA y S. Smartt (Queen's University Belfast); (Derecha; concepto del artista): NASA / JPL-Caltech.

Las observaciones de Zwicky Transient Facility revelan transformaciones sorprendentes de galaxias LINER (Low-ionization nuclear emission-line region) en calma a cuásares ardientes en meses 

Las galaxias vienen en una amplia variedad de formas, tamaños y brillos, que van desde galaxias ordinarias hasta galaxias activas luminosas. Mientras que una galaxia ordinaria es visible principalmente debido a la luz de sus estrellas, una galaxia activa resplandece más brillante en su centro o núcleo, donde un agujero negro supermasivo emite una explosión constante de luz brillante mientras consume vorazmente gas y polvo cercanos. 

Ubicada en algún lugar del espectro entre galaxias ordinarias y activas hay otra clase, conocida como galaxias de región de línea de emisión nuclear (LINER) de baja ionización. Si bien los LINER son relativamente comunes, representan aproximadamente un tercio de todas las galaxias cercanas, los astrónomos han debatido ferozmente la principal fuente de emisión de luz de los LINER. Algunos argumentan que los núcleos galácticos débilmente activos son responsables, mientras que otros sostienen que las regiones formadoras de estrellas fuera del núcleo galáctico producen la mayor cantidad de luz. 

Un equipo de astrónomos observó seis galaxias LINER de modales suaves que se transformaron repentina y sorprendentemente en voraces quásares, hogar del núcleo galáctico activo más brillante de todos. El equipo informó sus observaciones , que podrían ayudar a desmitificar la naturaleza de los LINER y los cuásares mientras respondía algunas preguntas candentes sobre la evolución galáctica, en The Astrophysical Journal el 18 de septiembre de 2019. Según su análisis, los investigadores sugieren que descubrieron un método completamente nuevo. tipo de actividad de agujero negro en los centros de estas seis galaxias LINER. 

"Para uno de los seis objetos, primero pensamos que habíamos observado un evento de interrupción de las mareas, que ocurre cuando una estrella pasa demasiado cerca de un agujero negro supermasivo y se tritura", dijo Sara Frederick , una estudiante graduada en el Departamento de la Universidad de Maryland. de Astronomía y el autor principal del trabajo de investigación. "Pero más tarde descubrimos que se trataba de un agujero negro previamente inactivo que experimentaba una transición que los astrónomos llaman una 'mirada cambiante', lo que resulta en un quásar brillante. Observar seis de estas transiciones, todas en galaxias LINER relativamente silenciosas, sugiere que hemos identificado una clase totalmente nueva de núcleo galáctico activo ". 

Las seis transiciones sorprendentes se observaron durante los primeros nueve meses de la Instalación Transitoria de Zwicky (ZTF), un proyecto de estudio del cielo automatizado basado en el Observatorio Palomar de Caltech cerca de San Diego, California, que comenzó las observaciones en marzo de 2018. UMD es un socio en el esfuerzo de ZTF, facilitado por el Joint Space-Science Institute (JSI), una asociación entre UMD y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. 

Se han documentado cambios en el aspecto de las transiciones en otras galaxias, más comúnmente en una clase de galaxias activas conocidas como galaxias Seyfert. Por definición, todas las galaxias Seyfert tienen un núcleo galáctico brillante y activo, pero las galaxias Seyfert Tipo 1 y Tipo 2 difieren en la cantidad de luz que emiten a longitudes de onda específicas. Según Frederick, muchos astrónomos sospechan que la diferencia resulta del ángulo en el que los astrónomos ven las galaxias. 

Se cree que las galaxias Seyfert tipo 1 se enfrentan a la Tierra de frente, dando una visión sin obstrucciones de sus núcleos, mientras que las galaxias Seyfert tipo 2 están inclinadas en un ángulo oblicuo, de modo que sus núcleos están parcialmente oscurecidos por un anillo en forma de rosquilla de densas y polvorientas nubes de gas. Por lo tanto, las transiciones de aspecto cambiantes entre estas dos clases presentan un enigma para los astrónomos, ya que no se espera que cambie la orientación de una galaxia hacia la Tierra. 

Las nuevas observaciones de Frederick y sus colegas pueden cuestionar estos supuestos. 

“Comenzamos tratando de comprender las transformaciones de apariencia cambiante en las galaxias Seyfert. Pero en cambio, encontramos una clase completamente nueva de núcleo galáctico activo capaz de transformar una galaxia débil en un cuásar luminoso ”, dijo Suvi Gezari , profesor asociado de astronomía en la UMD, codirector de JSI y coautor del trabajo de investigación. “La teoría sugiere que un cuásar debería tardar miles de años en activarse, pero estas observaciones sugieren que puede suceder muy rápidamente. Nos dice que la teoría está completamente equivocada. Pensamos que la transformación de Seyfert era el rompecabezas principal. Pero ahora tenemos un problema mayor que resolver ". 

Frederick y sus colegas quieren entender cómo una galaxia previamente tranquila con un núcleo en calma puede hacer una transición repentina a un faro brillante de radiación galáctica. Para obtener más información, realizaron observaciones de seguimiento sobre los objetos con el Discovery Channel Telescope , operado por el Observatorio Lowell en colaboración con UMD, la Universidad de Boston, la Universidad de Toledo y la Universidad del Norte de Arizona. Estas observaciones ayudaron a aclarar aspectos de las transiciones, incluida la forma en que los núcleos galácticos que se transforman rápidamente interactúan con sus galaxias anfitrionas. 

"Nuestros hallazgos confirman que las LINER pueden, de hecho, albergar agujeros negros supermasivos activos en sus centros", dijo Frederick. “Pero estas seis transiciones fueron tan repentinas y dramáticas que nos dice que está sucediendo algo completamente diferente en estas galaxias. Queremos saber cómo tales cantidades masivas de gas y polvo pueden comenzar a caer repentinamente en un agujero negro. Debido a que captamos estas transiciones en el acto, se abren muchas oportunidades para comparar el aspecto de los núcleos antes y después de la transformación ". 

A diferencia de la mayoría de los cuásares, que iluminan las nubes circundantes de gas y polvo mucho más allá del núcleo galáctico, los investigadores descubrieron que solo el gas y el polvo más cercanos al núcleo habían sido encendidos. Frederick, Gezari y sus colaboradores sospechan que esta actividad se extiende gradualmente desde el núcleo galáctico y puede brindar la oportunidad de mapear el desarrollo de un cuásar recién nacido. 

“Es sorprendente que cualquier galaxia pueda cambiar su aspecto en las escalas de tiempo humanas. Estos cambios están ocurriendo mucho más rápido de lo que podemos explicar con la actual teoría del cuásar”, dijo Frederick. "Tomará algo de trabajo entender qué puede interrumpir la estructura de acreción de una galaxia y causar estos cambios en tan poco tiempo". Las fuerzas en juego deben ser muy extremas y muy dramáticas”. 

Fuente: Universidad de Maryland,