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¿Rejuvenecimiento Galáctico?

  • Título del artículo técnico: A new class of flares from accreting supermassive black holes
  • Autores: Benny Trakhtenbrot, Iair Arcavi, Claudio Ricci, Sandro Tacchella, Daniel Stern, Hagai Netzer, Peter G. Jonker, Assaf Horesh, Julián Esteban Mejía-Restrepo, Griffin Hosseinzadeh, Valentina Hallefors, D. Andrew Howell, Curtis McCully, Mislav Baloković, Marianne Heida, Nikita Kamraj, George Benjamin Lansbury, Łukasz Wyrzykowski, Mariusz Gromadzki, Aleksandra Hamanowicz, S. Bradley Cenko, David J. Sand, Eric Y. Hsiao, Mark M. Phillips, Tiara R. Diamond, Erin Kara, Keith C. Gendreau, Zaven Arzoumanian, Ron Remillard
  • Institución del primer autor: Departamento de Física de ETH Zurich, Suiza y la Escuela de Física y Astronomía de Tel Aviv University, Israel.
  • Estado: Publicado en Nature Astronomy en Enero de 2019

La historia de las galaxias de núcleo activo – o AGN por su sigla en inglés – tiene su inicio en la primera mitad del siglo XX cuando astrónomos se dieron cuenta de que algunas ‘nebulosas’ poseían características espectrales diferentes a muchas de las demás fuentes. A partir de ese momento, este tópico ha avanzado vertiginosamente y al parecer no deja de sorprendernos. Hoy sabemos que la actividad de los AGN es producida por el agujero negro super-masivo encontrado en el centro de las galaxias, que por diferentes razones se encuentra emitiendo una gran cantidad de energía.  Los AGN también son objetos que muestran variabilidad, o sea que cambian su brillo. El motivo de esta variabilidad aún se investiga, pero el consenso es que el disco de acreción alrededor del agujero negro está sometido a procesos altamente energéticos que desencadenan oleadas de energía y de ahí el cambio en su luminosidad. En los últimos años, se han descubierto AGNs que cambian radicalmente su brillo o espectro, lo que ha dado paso a nuevas teorías acerca de cómo estos agujeros negros se ‘alimentan’. El ‘rejuvenecimiento’ de este AGN en particular – el del artículo que revisaremos – es detectado como un nuevo incremento en la luminosidad del objeto ¡Si te interesan los AGN deberías leer estos astrobitos también!

 

Para comprender un poco mejor la investigación que resumiremos en este astrobito, nos vamos tener que adentrar en el mundo de la física. Porque aunque suene descabellado, la física atómica juega un rol fundamental al momento de entender la evolución de los agujeros negros. Puedes leer este astrobito para conocer a las mujeres contribuyeron enormente al desarrollo de la física atómica.

 

Partamos recordando que lo único que podemos analizar en la astronomía directamente es la luz que nos llega desde estas fuentes muy lejanas en el universo. El conocimiento que tenemos como humanidad al respecto de la luz nos ha dado un sinnúmero de herramientas para poder inferir y deducir qué es lo que realmente está pasando con el universo. ¿Pero qué es lo que podemos inferir de la luz? Excelente pregunta: los astrónomos usamos el hecho que la luz viene en paquetes de energía (los fotones) y que abarca un amplio rango de energías. También sabemos que cada elemento químico emite solo en un set determinado de energías. Pensemos en el Hidrógeno (Figura 1): al ser excitado, éste sólo puede emitir en el acotado rango de líneas de emisión del Hidrógeno, las que son a su vez, distintas a las del Oxígeno por ejemplo.

Figura 1: espectro de emisión del Hidrógeno en comparación al del Oxígeno. A pesar que las líneas violeta y azul parecen ser las mismas que las del Oxígeno, no lo son.

En un laboratorio se puede determinar a qué longitud de onda (a qué energía) se encuentran las líneas de emisión o absorción de la mayoría de los elementos, para así luego compararlas con lo que observamos de las galaxias distantes. Es así como sabemos que en los alrededores del agujero negro estudiado hay OIII (Oxígeno ionizado dos veces, es decir con dos electrones menos de lo normal) o NIII (Nitrógeno ionizado dos veces).

Figura 2: En el cuadro superior se muestra la evolución del AGN en Rayos-X y en el panel inferior se muestra la evolución en las bandas UV/óptica superpuestas a dos curvas de TDE (gris). Figura 1a del artículo.

Como entonces cada elemento tiene su ‘huella’ en el espectro, los investigadores concluyeron que las características de este evento son muy particulares. De hecho, en un principio el espectro de este AGN fue clasificada como un evento de destrucción por mareas (TDE por su sigla en inglés) pero como podemos ver en la Figura 2 la evolución de la variabilidad dista mucho de los modelos de TDE (curva gris).

El problema fue que las líneas de su espectro (Figura 3) se asemejaban mucho al de un TDE, que ocurre cuando una estrella pasa cerca de un agujero negro y es destruida, generando una gran cantidad de energía.

A pesar de eso, estas características persisten en el espectro incluso después de 14 meses de observación. Finalmente, los autores proponen que este AGN está pasando por un rejuvenecimiento, es decir, que está acretando materia.  Su variabilidad en la banda UV/óptica se explica con un aumento en la emisión en las líneas de H y He, lo que a su vez inicia una reacción fluorescente con el OIII y NIII. Estas dos últimas emisiones hace que el AGN sea diferente a los previamente observado.

Es una propuesta muy interesante que tendrá que seguir siendo monitoreada. Esperemos que en el futuro aparezcan más AGN con este tipo de comportamiento para poder esclarecer el panorama y saber si en realidad los AGN tiene tratamientos de rejuvenecimiento.

Figura 3: la gráfica azul representa el AGN descubierto y se puede ver claramente como discrepa del común de los AGN representado en la gráfica negra. Figura 2a del artículo.

 

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