Los astrónomos captan un agujero negro a 6 mil millones de años luz de distancia 'despertando'
Un estudio innovador revela el despertar de un AGN y una intensa formación estelar en un cúmulo de galaxias en fusión que nos ofrece una visión única a la evolución cósmica.
Los cúmulos de galaxias son vastas colecciones de galaxias y gas caliente, categorizados generalmente como "relajados" o "no relajados". Mientras que los relajados tienen un núcleo frío donde el gas se enfría eficientemente, en los no relajados hay mucha candela, debido a fusiones.
Normalmente en los núcleos fríos, los chorros de los AGN actúan como un termostato cósmico, regulando el enfriamiento, sin embargo, un estudio reciente ha descubierto casos intermedios que desafían esta simple dicotomía y nos ayudan a comprender la evolución de los cúmulos más masivos.
CHIPS 1911+4455, un cúmulo a un corrimiento al rojo de z = 0.485, es uno de esos ejemplos peculiares al desafiar las expectativas típicas de los núcleos fríos. A diferencia de la mayoría, alberga una galaxia central (BCG) con una formación estelar explosiva (starburst) y una forma altamente perturbada.
Las observaciones de rayos X revelaron que la galaxia posee un núcleo fuertemente enfriador, con una entropía y un tiempo de enfriamiento central de los más bajos conocidos hasta el día de hoy. A pesar de esta característica de núcleo frío, es uno de los cúmulos más irregulares, lo que indica que está altamente perturbado.
El escenario propuesto sugiere que una fusión mayor desencadenó inestabilidades locales en su núcleo, lo que a su vez inició un rápido enfriamiento del gas y la formación de estrellas. La presencia de gas molecular coespacial con la BCG apoya esta idea de interacciones de marea relacionadas con la fusión.
Despertando al Gigante: Un AGN en su Infancia Cósmica
Hasta ahora, ningún estudio específico había explorado el estado del AGN central en este peculiar cúmulo. Comprender su papel es fundamental, pues se cree que este AGN y la formación estelar se alimentan del mismo gas enfriador. ¿Qué secretos nos revelarían sus emisiones de radio?
Para desentrañar este misterio, se realizaron nuevas y detalladas observaciones de radio con el Very Long Baseline Array (VLBA) y el Jansky Very Large Array (JVLA) en múltiples frecuencias (desde 0.3 hasta 5 GHz) y distancias, cubriendo desde 0.01 hasta 20 kpc.
Los datos del VLBA mostraron que el AGN ha despertado recientemente, pues se observa un núcleo compacto con chorros simétricos de aproximadamente 30 parsecs de largo. ¡Es como ver a un bebé cósmico dando sus primeros pasos energéticos!
Este núcleo compacto, con un espectro de radio "pico" característico, lo clasifica como una galaxia de radio de espectro de gigahertz (GPS). Esto indica que la actividad del agujero negro supermasivo (SMBH) comenzó hace muy poco tiempo, quizás solo unos 1000 a 10,000 años.
Fábricas de estrellas y polvo cósmico
Además del joven AGN, las observaciones del JVLA revelaron algo fascinante. A escalas más grandes, de unos 10 kpc, se detectaron tenues "bigotes" de emisión de radio extendiéndose hacia el sur desde el centro del cúmulo galáctico, unas estructuras eran especialmente visibles.
Estos bigotes de radio coinciden sorprendentemente con los nudos de formación estelar ya identificados en imágenes del Telescopio Espacial Hubble (HST), lo que sugiere fuertemente que representan regiones de emisión sincrotrón impulsadas por la formación estelar, probablemente producto de explosiones de supernovas.
La tasa de formación estelar (SFR) estimada a partir de la luminosidad de radio de estos bigotes se encuentra entre 100 y 155 masas solares por año. Esta cifra es notablemente consistente con las estimaciones ópticas/infrarrojas, que arrojan valores de entre 140 a 190 masas solares por año.
Otras posibles explicaciones para los chorros colimados del AGN o lóbulos fósiles de un estallido anterior, fueron descartadas debido a sus características morfológicas, la unilateralidad y el índice espectral relativamente plano que apoyan abrumadoramente que son emisión de radio generada por estrellas.
Un nuevo "sabor" en la evolución cósmica
CHIPS 1911+4455 representa una fase transicional crucial en la evolución de los cúmulos de galaxias. El AGN de la galaxia central acaba de empezar a responder al abundante gas caliente en enfriamiento en un caso que se asemeja a los cúmulos de "pre-retroalimentación", donde las radiogalaxias son muy jóvenes.
Las propiedades del gas caliente con una entropía significativamente menor (aproximadamente 1.6 veces inferior al promedio de los cúmulos con núcleos fríos), parecen ser una condición clave en la eficiencia del enfriamiento del gas y es lo que parece desencadenar la actividad del AGN, algo así como un interruptor cósmico.
Sin embargo, añade una capa de complejidad a la imagen, pues a diferencia de otros cúmulos de pre-retroalimentación, este sistema muestra asimetrías significativas debido a una fusión en curso, lo que sugiere que el enfriamiento no sólo se debe a la falta de actividad AGN, sino también a perturbaciones dinámicas.
Este "sabor" particular de cúmulo ofrece una perspectiva única sobre cómo las fusiones, el gas frío, la formación estelar y la retroalimentación del AGN interactúan y nos hace pensar que estos sistemas, con núcleos fríos intensos y agujeros negros supermasivos recién activados, podrían ser más comunes de lo que pensabamos.
Referencia de la noticia
JVLA and VLBA Study of the Merging Cool Core CHIPS 1911+4455 at z ∼ 0.5 Radio Emission from an Infant Active Galactic Nucleus and from a Rapidly Star-forming Brightest Cluster Galaxy. Francesco Ubertosi et al. 2025 ApJ 989 128.