La mayoría de las galaxias, incluida la nuestra, se cree que contienen un agujero negro supermasivo en su centro, con masas que van de millones a miles de millones de veces la masa del Sol. Por razones no del todo entendidas, los astrónomos han encontrado que estos agujeros negros exhiben una gran variedad de niveles de actividad: desde estar latentes a poco casi inaxctivos hasta ser prácticamente hiperactivos.
Los agujeros negros más activos son los supermasivos que producen los llamados " núcleos galácticos activos ", o AGN, expulsando grandes cantidades de gas. Este gas se calienta a medida que cae y brilla intensamente en la luz de rayos X.
"Hemos encontrado que sólo alrededor del uno por ciento de las galaxias con masas similares a la Vía Láctea contienen un agujero negro supermasivo en su fase más activa", dijo Daryl Haggard de la Universidad de Washington en Seattle, WA, y la Universidad de Northwestern en Evanston, IL , quien dirigió el estudio. "Tratando de averiguar cuántos de estos agujeros negros son activos en cualquier momento es importante para comprender cómo los agujeros negros crecen dentro de las galaxias y cómo este crecimiento se ve afectado por su entorno."
Este trabajo incluye un estudio con el observatorio Chandra en múltiples longitudes de onda o Champ, que cubre 30 grados cuadrados del cielo, la mayor área de cielo de cualquier observación de Chandra hasta la fecha. La combinación de imágenes de Chandra en rayos X con imágenes ópticas del Estudio Sloan Digital del Cielo con cerca de 100.000 galaxias que fueron analizadas. De ellas, unas 1.600 fueron brillantes vistas con rayos-X, lo que indica una posible actividad AGN.
Sólo las galaxias a 1,6 millones de años luz de la Tierra podrían ser comparadas con la Vía Láctea, a pesar de que las galaxias tan lejanas a más 6300 millones de años luz puedan ser estudiadas también. Las galaxias principalmente aisladas no se incluyeron en las galaxias de cúmulos o grupos.
"Esta es la primera determinación directa de la fracción de las galaxias de campo en el universo local que contienen activos agujeros negros supermasivos", dijo el coautor Paul Green, del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica en Cambridge, MA. "Queremos saber con qué frecuencia estos agujeros negros gigantes expulsan llamaradas, ya que esto ocurre cuando han crecido de forma importante."
Una meta clave de los astrónomos es entender cómo la actividad AGN ha afectado al crecimiento de las galaxias. Se observó una correlación sorprendente entre la masa del agujero negro gigante y la masa de las regiones centrales de la galaxia que sugiere que el crecimiento de los agujeros negros supermasivos y sus galaxias anfitrionas están estrechamente vinculados. La determinación de la fracción AGN en el universo local es crucial para ayudar a modelar este crecimiento paralelo.
Uno de los resultados de este estudio es que la fracción de galaxias que contienen AGN depende de la masa de la galaxia. Las galaxias más masivas son más propensas a alojar AGN, mientras que las galaxias que sólo tienen alrededor de un décimo la masa de la Vía Láctea tienen una probabilidad diez veces más pequeña de contener de un AGN.
Otro resultado es que una disminución gradual en la fracción de AGN se ve con el tiempo cósmico desde el Big Bang, lo que confirma el trabajo realizado por otros. Esto implica que, o bien el suministro de combustible o el mecanismo de abastecimiento de combustible del agujero negro está cambiando con el tiempo.
El estudio también tiene implicaciones importantes para la comprensión de cómo los barrios galácticos afectan al crecimiento de los agujeros negros, porque la fracción de AGN para las galaxias de campo se encontró que era indistinguible en el de las galaxias en los cúmulos densos.
"Parece ser que los agujeros negros muy activos son raros, pero no ausentes", dijo
Haggard. "Esta ha sido una sorpresa para algunos, pero podría proporcionar pistas importantes acerca de cómo el entorno afecta al crecimiento del agujero negro."
Es posible que la fracción AGN haya ido evolucionando con el tiempo cósmico en ambos grupos y en el campo galáctico, pero a ritmos diferentes. Si la fracción AGN en grupos comenzó de forma superior a la de las galaxias de campo - como han insinuado algunos resultados - pero luego disminuyó más rápidamente, en algún momento la fracción del clúster sería aproximadamente igual a la fracción del terreno. Esto puede explicar lo que se ve en el universo local.
La Vía Láctea contiene un agujero negro supermasivo conocido como Sagitario A * (Sgr A *, para abreviar). Aunque los astrónomos han sido testigos de alguna actividad de Sgr A * a través del telescopio Chandra y otros telescopios en los últimos años, se supone que ha estado en un nivel muy bajo. Si la Vía Láctea sigue las tendencias observadas en el estudio CHAMP, Sgr A * debe ser cerca de un billón de veces más brillante en rayos-X, aproximadamente el 1% del tiempo de vida restante del Sol. Esta actividad es probable que haya sido mucho más común en el pasado distante.
Si Sgr A * se convirtió en un AGN no sería una amenaza para la vida aquí en la Tierra, pero sería muy espectacular en rayos X y en longitudes de onda de radio. Sin embargo, los planetas que están mucho más cerca del centro de la Galaxia, o directamente en la línea de fuego del agujero negro recibirían grandes cantidades y potencialmente dañinas de radiación.