La ‘lupa de rayos X’ mejora la vista de los agujeros negros distantes

Crédito: Ilustración: NASA / CXC / M. Weiss Rayos X (recuadro): NASA / CXC / SAO / D. Schwartz et al. Haga clic en la foto, el comentario y los videos.

Aprovechando una lente natural en el espacio, los astrónomos han capturado una mirada sin precedentes a los rayos X de un sistema de agujeros negros en el universo temprano.


Esta lupa se utilizó para afinar imágenes de rayos X por primera vez con el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA. Ha capturado detalles sobre los agujeros negros que generalmente están demasiado lejos para estudiarlos con los telescopios de rayos X actuales.

Los astrónomos han aplicado un fenómeno conocido como “lente gravitacional” que ocurre cuando el camino recorrido por la luz de objetos distantes con una gran concentración de masa, como una galaxia, se dobla a lo largo de la línea de visión. Esta lente puede ampliar y amplificar la luz en grandes cantidades y crear imágenes duplicadas del mismo objeto. La composición de estas imágenes duplicadas se puede utilizar para descomplicar el objeto y refinar las imágenes.

El sistema con una lente gravitacional en el nuevo estudio se llama MG B2016 + 112. Los rayos X descubiertos por Chandra fueron emitidos por este sistema cuando el universo tenía solo 2 mil millones de años, en comparación con su edad actual de casi 14 mil millones de años.

“Nuestros esfuerzos por ver y comprender objetos tan distantes en rayos X estarían condenados si no tuviéramos una lupa natural como esta”, dijo Dan Schwartz del Centro de Astrofísica de Harvard y Smithsonian (CfA). estudio.

La última investigación se basa en trabajos previos dirigidos por la coautora Cristiana Spengola, quien actualmente se encuentra en el Instituto Nacional de Astrofísica de Italia (INAF) en Bolonia, Italia. Usando observaciones de radio de MG B2016 + 112, su equipo encontró evidencia de un par de agujeros negros supermasivos de rápido crecimiento separados por solo unos 650 años luz. Descubrieron que ambos candidatos a un agujero negro potencialmente tienen chorros.

Usando un modelo de lente gravitacional basado en datos de radio, Schwartz y sus colegas concluyeron que las tres fuentes de rayos X que detectaron del sistema MG B2016 + 112 deben haber sido causadas por las lentes de dos objetos diferentes. Estos dos cuerpos emisores de rayos X son probablemente un par de agujeros negros supermasivos o un agujero negro supermasivo y su chorro. La separación estimada entre estos dos objetos corresponde al trabajo de la radio.

Las mediciones anteriores de Chandra de pares o triples de agujeros negros supermasivos en crecimiento generalmente han incluido objetos mucho más cercanos a la Tierra, o con separaciones mucho más grandes entre objetos. Anteriormente, se había observado un chorro de rayos X a una mayor distancia de la Tierra, ya que la luz se emitió cuando el universo tenía solo el 7% de su edad actual. Sin embargo, las emisiones del chorro están separadas del agujero negro por unos 160.000 años luz.

El resultado actual es importante porque proporciona información importante sobre la velocidad del crecimiento del agujero negro en el universo temprano y el descubrimiento de un posible sistema de doble agujero negro. Una lente gravitacional amplifica la luz de objetos tan distantes que serían demasiado débiles para ser detectados. La luz de rayos X detectada de uno de los objetos en el MG B2016 + 112 puede ser 300 veces más brillante de lo que hubiera sido sin la lente.

“Los astrónomos han descubierto agujeros negros con una masa miles de millones de veces mayor que nuestro sol que se formaron sólo cientos de millones de años después del Big Bang, cuando el universo tenía sólo un pequeño porcentaje de su edad actual”, dijo Spengula. “Queremos resolver el misterio de cómo estos agujeros negros supermasivos ganan masa tan rápidamente”.

Las mejoras de una lente gravitacional pueden permitir a los investigadores estimar cuántos sistemas que contienen dos agujeros negros supermasivos tienen separaciones lo suficientemente pequeñas como para producir ondas gravitacionales que se pueden observar en el futuro utilizando detectores basados ​​en el espacio.

“En muchos sentidos, este resultado es una emocionante prueba de concepto de cómo esta ‘lupa’ puede ayudarnos a revelar una física supermasiva lejana. agujeros negros en un nuevo enfoque. dijo la coautora Anna Barnaca de CfA y la Universidad Jagiellonian, que ha desarrollado técnicas para convertir lentes gravitacionales en telescopios de alta resolución para enfocar imágenes.

Gracias a la gravedad la lente Las observaciones de Chandra mucho más largas pueden distinguir entre un agujero negro y un par de agujeros negros, así como las interpretaciones del flujo de salida. También esperamos con interés la aplicación de esta tecnología en el futuro, especialmente porque los estudios realizados por importantes nuevas instalaciones ópticas y de radio, que comenzarán pronto, proporcionarán decenas de miles de objetivos ”.

La incertidumbre en la posición de los rayos X de uno de los objetos en MG B2016 + 112 es de 130 años luz en una dimensión y 2000 años luz en la otra dimensión ortogonal. Esto significa que el tamaño de la región en la que es probable que se encuentre la fuente es más de 100 veces menor que la región correspondiente de una fuente Chandra sin lente típica. Esta precisión de posicionamiento es incomparable en astronomía de rayos X para una fuente a esta distancia.

Un artículo que describe estos hallazgos aparece en la edición de agosto de Diario astrofísico.


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más información:
Daniel Schwartz et al., Resolviendo la compleja estructura interna de rayos X de una lente gravitacional AGN MG B2016 + 112, Diario astrofísico (2021). DOI: 10.3847 / 1538-4357 / ac0909

Preimpresión: arxiv.org/abs/2103.08537

Introducción de
Centro de rayos X Chandra

La frase: ‘Lupa de rayos X’ mejora la vista de agujeros negros distantes (2021, 31 de agosto) Recuperado el 31 de agosto de 2021 de https://phys.org/news/2021-08-x-ray-magnifying-glass-view – lenguaje de programación distante

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