Messier 31, agujeros negros de masa estelar en Andrómeda.

Se encuentran agujeros negros de masa estelar en la galaxia vecina.
Crédito: X-ray (NASA/CXC/SAO/R.Barnard, Z.Lee et al.), Optical (NOAO/AURA/NSF/REU Prog./B.Schoening, V.Harvey; Descubre Fndn./CAHA/OAUV/DSA/V.Peris).

Utilizando datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, los astrónomos han descubierto una bonanza sin precedentes de agujeros negros en la Galaxia de Andrómeda, una de las galaxias más cercanas a la Vía Láctea.

Utilizando más de 150 observaciones de Chandra, repartidas en 13 años, los investigadores identificaron 26 candidatos para agujeros negros, el número más grande hasta la fecha, en una galaxia fuera de la nuestra. Muchos consideran que Andrómeda es una galaxia hermana de la Vía Láctea. Los dos finalmente colisionarán, varios miles de millones de años a partir de ahora.

La galaxia de Andrómeda en visión óptica, 
en el recuadro los candidatos a agujeros negros capturados en rayos X
por Chandra.

"Aunque estamos ansiosos por encontrar tantos agujeros negros en Andrómeda, creemos que es solo la punta del iceberg", dijo Robin Barnard del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica (CfA) en Cambridge, Massachusetts, y autor principal del nuevo trabajo que describe estos resultados. "La mayoría de los agujeros negros no tendrán compañeros cercanos y serán invisibles para nosotros".

Los candidatos a agujero negro pertenecen a la categoría de  agujeros negros de masa estelar, lo que significa que se formaron en la agonía de las estrellas muy masivas y por lo general tienen masas de cinco a 10 veces la de nuestro sol. Los astrónomos pueden detectar estos objetos, que de otro modo serían invisibles, a medida que el material se extrae de una estrella compañera y se calienta para producir radiación antes de que desaparezca en el agujero negro.

El primer paso para identificar estos agujeros negros fue asegurarse de que fueran sistemas de masa estelar en la galaxia de Andrómeda, en lugar de agujeros negros supermasivos en los corazones de galaxias más distantes. Para hacer esto, los investigadores utilizaron una nueva técnica que se basa en la información sobre el brillo y la variabilidad de las fuentes de rayos X en los datos de Chandra. En resumen, los sistemas de masa estelar cambian mucho más rápido que los agujeros negros supermasivos.

El XMM-Newton de ESA.


Para clasificar esos sistemas de Andrómeda como agujeros negros, los astrónomos observaron que estas fuentes de rayos X tenían características especiales: es decir, eran más brillantes que un cierto nivel alto de rayos X y también tenían un color particular de rayos X. Las fuentes que contienen estrellas de neutrones, los densos núcleos de estrellas muertas que serían la explicación alternativa para estas observaciones, no muestran estas dos características simultáneamente. Pero las fuentes que contienen agujeros negros sí lo hacen.

El observatorio de rayos X XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea añadió un apoyo crucial para este trabajo al proporcionar espectros de rayos X, la distribución de rayos X con energía, para algunos de los candidatos a agujeros negros. Los espectros son información importante que ayuda a determinar la naturaleza de estos objetos.

"Al observar en instantáneas que cubren más de una docena de años, podemos construir una vista única y útil de M31", dijo el coautor Michael Garcia, también de CfA. "La exposición muy larga resultante nos permite probar si las fuentes individuales son agujeros negros o estrellas de neutrones".

Chandra de la NASA.


El grupo de investigación identificó previamente nueve candidatos a agujero negro dentro de la región cubierta por los datos de Chandra, y los resultados actuales aumentan el total a 35. Ocho de estos están asociados con cúmulos globulares, las concentraciones antiguas de estrellas distribuidas en un patrón esférico sobre el centro de la galaxia Esto también diferencia a Andrómeda de la Vía Láctea ya que los astrónomos aún tienen que encontrar un agujero negro similar en uno de los cúmulos globulares de la Vía Láctea.

Siete de estos candidatos a agujeros negros se encuentran a menos de 1.000 años luz del centro de la galaxia de Andrómeda. Eso es más que el número de candidatos a agujeros negros con propiedades similares ubicadas cerca del centro de nuestra propia galaxia. Esto no es una sorpresa para los astrónomos porque el bulto de estrellas en el medio de Andrómeda es más grande, lo que permite que se formen más agujeros negros.

"Cuando se trata de encontrar agujeros negros en la región central de una galaxia, de hecho es el caso donde lo grande es mejor", dijo el coautor Stephen Murray de la Universidad Johns Hopkins y CfA. "En el caso de Andrómeda, tenemos un bulto más grande y un agujero negro supermasivo más grande que en la Vía Láctea, por lo que esperamos que se hagan más agujeros negros más pequeños allí también".

Este nuevo trabajo confirma las predicciones hechas anteriormente en la misión Chandra sobre las propiedades de las fuentes de rayos X cerca del centro de Messier 31. Investigaciones anteriores de Rasmus Voss y Marat Gilfanov del Instituto Max Planck de Astrofísica en Garching, Alemania, usaron Chandra para mostrar que había una cantidad inusualmente grande de fuentes de rayos X cerca del centro de Messier 31. Predijeron que la mayoría de estas fuentes de rayos X adicionales contendrían agujeros negros que habían encontrado y capturado estrellas de baja masa. Esta nueva detección de siete candidatos a agujero negro cerca del centro de Messier 31 da un fuerte apoyo a estas afirmaciones.

Imagen de cerca de Chandra del núcleo de Messier 31
 con las fuentes de rayos X en círculos rojos.


"Estamos particularmente emocionados de ver tantos candidatos a agujeros negros tan cerca del centro, porque esperábamos verlos y hemos estado buscando durante años", dijo Barnard.

Estos resultados están disponibles en línea y se publicarán en la edición del 20 de junio de The Astrophysical Journal. Muchas de las observaciones de Andrómeda se realizaron dentro del programa de observador de tiempo garantizado de Chandra.

El Centro Marshall para Vuelos Espaciales de la NASA en Huntsville, Alabama, administra el Programa Chandra para el Directorio de Misiones Científicas de la NASA en Washington. El Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla la ciencia y las operaciones de vuelo de Chandra desde Cambridge, Massachusetts.

Para imágenes de Chandra, multimedia y materiales relacionados, visite:
http://www.nasa.gov/chandra

Para obtener una imagen interactiva adicional, un podcast y un video sobre el hallazgo, visite:
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Contactos de medios:
J.D. Harrington
Sede, Washington
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j.d.harrington@nasa.gov

Megan Watzke
Centro de rayos X Chandra, Cambridge, Massachusetts.
617-496-7998
mwatzke@cfa.harvard.edu

Créditode la imagen:
Rayos X: (NASA / CXC / SAO / R.Barnard, Z.Lee y otros), 
Óptico (NOAO / AURA / NSF / REU Prog./B.Schoening, V.Harvey; 
Descubre Fndn./CAHA/OAUV /DSA/V.Peris)

• Comunicado de prensa, 12 de junio del 2013.

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