De un comunicado de prensa de la NASA:
Visto en rayos X, todo el cielo brilla. El problema era que se detectaron muy pocos de ellos para hacer el trabajo.
Un equipo internacional de científicos que utiliza datos del satélite Swift de la NASA confirma la existencia de una población de galaxias alimentadas por agujeros negros en gran parte invisible. Sus emisiones de rayos X son tan fuertemente absorbidas que se conocen poco más de una docena. Sin embargo, los astrónomos dicen que a pesar de los rayos X profundamente atenuados, las fuentes pueden representar la punta del iceberg, lo que representa al menos una quinta parte de todas las galaxias activas.
"Estos agujeros negros muy cubiertos están a nuestro alrededor", dijo Neil Gehrels, el investigador principal de Swift en el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, y coautor del nuevo estudio. "Pero antes de Swift, eran demasiado débiles y demasiado oscurecidos para que los viéramos".
Los hallazgos aparecen en la edición del 10 de febrero de The Astrophysical Journal.
La mayoría de las galaxias grandes contienen un agujero negro central gigante, y las observadas en el estudio Swift pesan aproximadamente 100 millones de veces la masa del sol. En una galaxia activa, la materia que cae hacia el agujero negro supermasivo genera emisiones de alta energía tan intensas que dos clases de galaxias activas, cuásares y blazars, se clasifican como los objetos más luminosos del universo.
El fondo de rayos X llevó a los astrónomos a sospechar que las galaxias activas no se contaban. Los astrónomos nunca podrían estar seguros de haber detectado la mayoría de las galaxias activas más cercanas. Gruesas nubes de polvo y gas rodean el agujero negro central y protegen la luz ultravioleta, óptica y de rayos X de baja energía (o suave). Si bien la radiación infrarroja puede atravesar el material, puede confundirse con polvo cálido en las regiones de formación estelar de la galaxia.
Sin embargo, algunos de los rayos X más enérgicos del agujero negro penetran en la cubierta, y ahí es donde entra Swift.
Desde 2004, el Telescopio de alerta de ráfaga Swift (BAT), desarrollado y operado en la NASA Goddard, ha estado mapeando todo el cielo en rayos X duros con energías entre 15,000 y 200,000 voltios de electrones, miles de veces la energía de la luz visible. Incrementando gradualmente su exposición año tras año, la encuesta es ahora el censo más grande, más sensible y más completo en estas energías. Incluye cientos de galaxias activas a una distancia de 650 millones de años luz.
De esta muestra, los investigadores eliminaron fuentes a menos de 15 grados del plano polvoriento y abarrotado de nuestra propia galaxia. Tampoco se consideraron todas las galaxias activas que lucían un chorro de partículas energéticas, dejando 199 galaxias.
Aunque hay muchos tipos diferentes de galaxias activas, los astrónomos explican las diferentes propiedades observadas en función de cómo la galaxia se inclina en nuestra línea de visión. Vemos los más brillantes casi de frente, pero a medida que aumenta el ángulo, el anillo circundante de gas y polvo absorbe cantidades crecientes de las emisiones del agujero negro.
Los astrónomos asumieron que había muchas galaxias activas orientadas hacia nosotros, pero simplemente no se pudieron detectar porque el disco de gas atenúa las emisiones con demasiada fuerza.
“Estas galaxias activas extremadamente oscurecidas son muy débiles y difíciles de encontrar. De una muestra de 199 fuentes, detectamos solo nueve de ellas ”, dijo Davide Burlon, autor principal del estudio y estudiante graduado en el Instituto Max Planck de Física Extraterrestre en Munich.
"Pero incluso el BAT de Swift tiene problemas para encontrar estas fuentes altamente absorbidas, y sabemos que la encuesta las cuenta por debajo", explicó Burlon. "Cuando consideramos esto, descubrimos que estas galaxias activas envueltas son muy numerosas, representando entre el 20 y el 30 por ciento del total".
"Con Swift ahora hemos cuantificado exactamente cuántas galaxias activas hay a nuestro alrededor, realmente, en nuestro patio trasero", dijo Marco Ajello en el Laboratorio Nacional de Aceleradores de SLAC, Menlo Park, California. "El número es grande, y está de acuerdo con modelos que dicen que son responsables de la mayor parte del fondo de rayos X ". Si los números permanecen consistentes a distancias mayores, cuando el universo era sustancialmente más joven, entonces hay suficientes agujeros negros supermasivos para dar cuenta del fondo de rayos X cósmico.
Luego, el equipo fusionó los datos de Swift BAT con observaciones archivadas de su telescopio de rayos X en un esfuerzo por estudiar cómo la intensidad de las emisiones de las galaxias cambió a diferentes energías de rayos X.
"Esta es la primera vez que podríamos investigar el espectro promedio de galaxias activas muy absorbidas", dijo Ajello. "Estas galaxias son responsables de la forma del fondo cósmico de rayos X: crean el pico de su energía".
Todo esto es consistente con la idea de que el fondo de rayos X cósmico es el resultado de la emisión de agujeros negros supermasivos oscurecidos activos cuando el universo tenía 7 mil millones de años, o aproximadamente la mitad de su edad actual.
Swift, lanzado en noviembre de 2004, es administrado por Goddard. Fue construido y está siendo operado en colaboración con Penn State, el Laboratorio Nacional de Los Alamos en Nuevo México y General Dynamics en Falls Church, Virginia; el Laboratorio de Ciencias Espaciales de la Universidad de Leicester y Mullard en el Reino Unido; Observatorio Brera y la Agencia Espacial Italiana en Italia; más socios adicionales en Alemania y Japón.
