Si parece un pato, nada como un pato, y grazna como un pato, casi seguro que es un pato. En febrero de 2023 fue noticia un supuesto agujero negro supermasivo a la fuga sembrando un reguero de estrellas a su paso; el primer autor del artículo publicado en Astrophysical Journal Letters era Pieter van Dokkum (VD23), por ello lo contamos en el podcast Coffee Break: Señal y Ruido (LCMF, 03 mar 2023). Yo era muy escéptico al respecto. Ahora se publica en Astronomy & Astrophysics Letters que tiene toda la pinta de ser una galaxia sin bulbo vista de canto, como IC5249. Su curva de velocidad radial, medida por el equipo de van Dokkum en VD23 usando la línea de emisión [OIII] λ5007, no deja lugar a dudas, casi coincide con la de IC5249. El cuento de un agujero negro supermasivo que cual pulgarcito va sembrando semillas de estrellas en un sendero de cuarenta kilopársecs (doscientos mil años luz) es solo eso, un cuento infantil.
En el artículo VD23 se descartaba que el objeto fuera un galaxia sin bulbo, sin ofrecer detalles. Nacho Trujillo, Mireia Montes y Jorge Sánchez Almeida han recogido el guante y usando los datos publicados por VD23 muestran que dicha explicación no solo es más convencional si no que describe mejor las observaciones. Ahora el guante está del lado de van Dokkum y sus coautores, que tendrán que solicitar tiempo de observación de algún telescopio (lo ideal sería el JWST) para obtener datos que reafirmen su interpretación exótica; si lo logran, me temo que acabarán reafirmando la interpretación más parsimoniosa de Trujillo y sus coautores. Este tipo de reanálisis de los datos publicados nunca debe ser entendido como una competición por ver quien tiene razón; por el contrario, debe ser alabado como una de las características intrínsecas de la ciencia y de su metodología.
Las interpretaciones fascinantes de un nuevo objeto requieren cierto escepticismo saganiano, al hilo de su aforismo «afirmaciones extraordinarias requieren evidencias extraordinarias». El nuevo artículo es Jorge Sánchez Almeida, Mireia Montes, Ignacio Trujillo, «Super-massive black hole wake or bulgeless edge-on galaxy?» A&A Letters (Accepted), arXiv:2304.12344 [astro-ph.GA] (24 Apr 2023), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2304.12344. El artículo criticado es Pieter van Dokkum, Imad Pasha, …, Frank C. van den Bosch, «A Candidate Runaway Supermassive Black Hole Identified by Shocks and Star Formation in its Wake,» The Astrophysical Journal Letters 946: L50 (06 Apr 2023), doi: https://doi.org/10.3847/2041-8213/acba86, arXiv:2302.04888 [astro-ph.GA] (09 Feb 2023).
[PS 05 may 2023] Recomiendo escuchar la primera hora del episodio 414 del podcast Coffee Break: Señal y Ruido [Acast A; iVoox A; iTunes A], en el que Mireia Montes y Jorge Sánchez Almeida explican de forma excelente su artículo. La relación de Tully–Fisher (que relaciona las velocidades radiales con la masa de una galaxia, gracias al equilibrio entre fuerzas centrífugas y fuerzas gravitacionales) es la clave en su interpretación. Además, comentan la respuesta a su artículo por parte de Pieter van Dokkum, «A direct connection between the wake and the former host galaxy of a proposed runaway supermassive black hole,» arXiv:2305.00240 [astro-ph.GA] (29 Apr 2023), doi: https://doi.org/10.48550/arXiv.2305.00240; quien evita hablar de la relación de Tully–Fisher y en su lugar responde aludiendo a otra imagen del mismo objeto (pero cuya resolución es cinco veces menor que la imagen del Hubble, por lo que no aporta nada a la discusión). Ciertamente, van Dokkum evita el problema clave, lo que podría interpretarse como que no está en contra de la nueva interpretación, pero que no puede decirlo de forma explícita.
Jorge destaca que la sobredensidad de estrellas por el paso de un agujero negro supermasivo a la fuga a través del gas circungaláctico se estima en una parte por millón. Algo extremadamente difícil de observar; por ello, aunque este tipo de agujeros negros a la fuga deben ser muy abundantes, no se ha observado nunca dicho efecto. Si la interpretación de van Dokkum et al. fuera correcta, deberían observarse muchísimos otros ejemplos en galaxias muchísimo más cercanas. Lo dicho, recomiendo escuchar el podcast. [/PS]
El objeto se observó con la cámara ACS (Advanced Camera for Surveys) del HST (Hubble Space Telescope), usando los filtros F606W y F814W. No hay ninguna ley física que prohíba que un agujero negro supermasivo de unas veinte millones de masas solares deje un rastro de estrellas recién nacidas conforme atraviesa el gas circungaláctico del halo de la galaxia de cuyo núcleo fue expulsado. Sin embargo, resulta increíble (por no creíble) que dichas estrellas sean visibles a gran distancia con una luminosidad similar a la de una galaxia; máxime cuando se ha observado en una corta exposición de solo 2064 segundos para cada uno de los filtros F606W y F814W de la ACS del HST.
El mecanismo de eyección de este agujero negro supermasivo a la fuga se ilustraba en el artículo de van Dokkum et al. en los cinco pasos de esta figura. Dos galaxias con SMBH en su núcleo colisionan (1); los dos SMBH se mueven en espiral hacia su fusión (2); pero una tercera galaxia con SMBH colisiona (3), expulsando a uno de los dos SMBH hacia el exterior (4); dicho SMBH se escapa de la galaxia con gran velocidad(5). Finalmente, al atravesar regiones con gas, se forman ondas de choque en las que se produce una gran tasa de formación estelar. La estela mide más de 200 000 años luz (el doble del ancho de la Vía Láctea) con una masa de gas de unos 20 millones de masas solares; se aleja de su galaxia a unos 5.6 millones de km/h (unas 4500 veces la velocidad del sonido), es decir, 1600 km/s. Parece apuntar al centro de la galaxia (donde se ubicaría el SMBH).
La relación de Tully–Fisher (TFR) permite estimar la masa bariónica a partir del máximo de la velocidad radial del disco de una galaxia. En dicho diagrama, la posición del nuevo objeto y de la galaxia sin bulbo IC5249 es muy similar. Como es obvio, la imagen del objeto es mucho más irregular y menos clara que las mejores imágenes de IC5429, pero sus características generales son muy parecidas. De hecho, se conocen miles de galaxias sin bulbo (también llamadas galaxias delgadas o galaxias planas); se ha seleccionado ICIC5249 por la semejanza de su curva de velocidad con la del objeto. Un sesgo de selección para reforzar la solidez de la nueva interpretación. Debo confesar que Nacho, Mireia y Jorge me han convencido con sus argumentos: se ha observado una nueva galaxia sin bulbo.
Hola, buen artículo
La palaba «bulgo» no existe en español. He tenido que leer un buen rato sobre astrofísica para averiguar qué queríais decir, porque tampoco es común.
Antes de inventar un nuevo anglicismo, ¿porqué no usar la traducción del inglés «bulge»? – Bulto, protuberancia.
Gracias, Cristóbal, lo cambio por la palabra correcta: bulbo.
Bueno, me parece mejo, por lo menos es español y se entiende muy bien. No obstante, no dicen bulb, dicen bulge.
Muchas gracias por responder y un cordial saludo.
Cristóbal, en España se traduce «galactic bulge» por «bulbo galáctico».
Como siempre, la luz que nos ilumina en la obscuridad!!! gracias.
Muy científico el artículo, pero doscientos, se escribe todo junto, no separado. Que confíanza se puede tener con esos datos, si no pueden escribir bien ni con corrector automático.
Gracias por estar atento, El Kechum, lo corrijo.
Muchas gracias por tan interesante artículo Francis. Yo, ya por sistema, estoy empezando a dudar de todo lo que publica Van Dokkum: ¿Está intentando superar en especulaciones a Avi Loeb? 🙂
Saludos.
Gracias por la noticia.
Era difícil de creer ese «cuento de un agujero negro supermasivo».
Sin saber de esto:
Para que se formen estrellas entiendo que se debe concentrar materia que tenga poca velocidad relativa entre sí. Este agujero era tan veloz que su efecto sobre la materia interestelar alrededor de su trayectoria duraría poquísimo en cada tramo de si viaje. Esa materia lenta no tendría tiempo de concentrarse mientras el agujero estaba cerca.
¿Cómo iba a alterar por suficiente tiempo el movimiento de la masa necesaria para formar estrellas a lo largo de 200 000 años luz?
Caso de formarse estrellas en una línea tan larga, me parece más probable que lo hiciera materia intergaláctica atraída por un chorro astronómico de los que salen de los discos de acreción de los agujeros supermasivos. Esos chorros supongo que tendrán una masa enorme aunque esté estirada y en movimiento, y su flujo permanece millones de años.
Fisivi, ese es el mecanismo que inspira la idea; las ondas de choque en los chorros relativistas generados en los AGN conducen a una internas formación estelar. La idea es lo mismo pero en una microescala (un agujero negro, por muy supermasivo que sea, es un objeto extremadamente pequeño); de ahí mis dudas sobre la eficiencia de este mecanismo.
Fisivi, la idea es que el objeto compacto produce ondas de choque en el gas caliente en el halo (que no puede formar estrellas por su alta energía cinética); estas ondas de choque producen un enfriamiento en el gas, que bajo ciertas circunstancias (que el gas no estuviera demasiado caliente y ya estuviera cercano al límite de Jeans) acaba conduciendo al colapso gravitacional del gas y la formación de estrellas. Para los detalles, recomiendo las simulaciones numéricas de P. Chris Fragile, Peter Anninos, …, Jason W. L. Witry, «Numerical Simulations of a Jet–Cloud Collision and Starburst: Application to Minkowski’s Object,» The Astrophysical Journal 850: 171 (2017), doi: https://doi.org/10.3847/1538-4357/aa95c6, arXiv:1701.00024 [astro-ph.GA] (30 Dec 2016).
Muchas gracias
Sin dudar de los autores, a menos que sea una galaxia irregular vista de canto de tipo aún más tardío que IC 5249 parece muy desmejorada.
Hola U-95. El aspecto «desmejorado» de la galaxia de van Dokkum se debe a dos cosas. Primero, la estamos pillando hace 8 Gyr con lo cual estamos viendo principalmente sus regiones de formacion estelar mas activas y no el disco bien asentado. La imagen del Hubble esta sesgada hacia el ultravioleta en comparación con la imagen de IC5249. Es una pena que no sepa como colgar aqui una foto de IC5249 en el UV tomada por el satelite GALEX. La similitud con la galaxia de van Dokkum es aun mas clara.
Gracias, Nacho, por tu aclaración.
Han detectado una cola galáctica enorme y muy colimada:
https://phys.org/news/2023-05-astronomers-unusual-galaxy-highly-collimated.html
«un grupo de astrónomos dirigido por Dennis Zaritsky de la Universidad de Arizona en Tucson, Arizona, ha descubierto una nueva cola galáctica extraordinaria
…
Se descubrió que la cola tenía una longitud proyectada de unos 1.240 años luz y una relación de longitud a anchura de 40. Las imágenes muestran que todos los nudos de emisión identificados a lo largo de la cola se dispersan en el ángulo de posición en menos de 3 grados
…
Proponemos que la cola resultó de una interacción de tres cuerpos de la cual la galaxia de menor masa fue expulsada a alta velocidad»
Dan una solución parecida a la del
agujero negro supermasivo a la fuga, pero con galaxias enteras.
¿Es creíble esa solución? ¿No precisaría una enorme velocidad de las galaxias?
¿No se dispersaría la galaxia expulsada en un ángulo mucho mayor?
Original:
https://arxiv.org/abs/2305.01335
An Enigmatic 380 kpc Long Linear Collimated Galactic Tail
La cola tiene más de 1 millón de años luz, unas 10 veces el diámetro de nuestra galaxia.
¿Hay alguna estructura tan grande, recta y estrecha aparte de esta y de los chorros relativistas?
¿Podría ser un chorro relativista el núcleo de condensación de esta cola?
Fisivi, estas estructuras lineales en el óptico son muy débiles, por ello se han observado pocas, siendo esta es la más grande hasta ahora. No son chorros relativistas, son trazas del movimiento de una galaxia enana, lo que se suele llamar canibalismo galáctico. En el artículo se interpreta como resultado de una colisión galáctica triple (Kite, Mrk 0926 y SDSS J230439), que llevó a la expulsión de Kite. Habrá que esperar a las simulaciones del proceso para saber si es plausible o muy improbable (y se requiere otra explicación).
En diciembre de 2020, salio una noticia que me sorprendio mucho:
Filamentos de Gas que unen galaxias.
Radio observations of the merging galaxy cluster system Abell 3391-Abell 3395
https://arxiv.org/abs/2012.08775
Lo recogi en mi blog, https://cienciaytiempo.wordpress.com/2020/12/30/hilos-de-gas-intergalactico-porque/
No solo no me podia explicar como pueden crearse esos inmensos hilos de material, sino, lo mas chocante, como pueden , atomos en el vacio intergalactico, emitir fotones de tanta intensidad como los de rayos X.
Esos fotones no se generan por transiciones entre capas electronicas de los atomos de ese hilo intergalactico.
Un foton de rayos X solo es generado por muchos miles de electron-voltio de energia.
No lo comprendo, ni como se pueden formar (¿Porque no son atraidos por la gravedad de cada galaxia, y elimnado el hilo?), ni como pueden emitir , en el vacio intergalatico, (¿Que energia golpea esos nucleos, de esos inmensos hilos de atomos, con decenas de electronvoltios, en el vacio entre galaxias, ?)
Por eso lo recogi, solo recojo noticias cada mucho tiempo.
Comprendo tu sorpresa fisivi.
Javier.
¿Cómo se pueden formar?
Lo dice el propio paper que enlazas. Estos filamentos o «puentes» («bridges») de gas/plasma se dan entre galaxias o entre cúmulos de galaxias que están en vías de colisión («pre-merging»).
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¿De dónde sale este gas/plasma?
Pues…
https://en.wikipedia.org/wiki/Warm–hot_intergalactic_medium
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¿Por qué no son atraídos por la gravedad de cada galaxia, y eliminado el hilo?
Pues porque estos hilos de gas/plasma están inmersos en los halos de materia oscura de los «mergers» (las «dos galaxias» o los «dos cúmulos» que están interactuando). Dichos halos de materia oscura seguramente están en contacto desde hace ya buen rato, pues son muchísimo más extensos y masivos que las partes visibles de las galaxias o de los cúmulos…
https://en.wikipedia.org/wiki/Galactic_halo#Dark_matter_halo
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¿Cómo pueden emitir rayos X en el vacío intergaláctico?
Lo dice el propio paper: radiación de sincrotrón (synchrotron emission). Aquí va un extracto (páginas 6-7 del PDF)…
«There seems to be a consensus that the following physical conditions need to be met in order for a radio-synchrotron emission bridge to exist: (1) seed electrons (either from earlier structure formation shocks or from AGN), (2) a magnetic field, (3) an ongoing acceleration mechanism as described in Sect. 1, and finally (4) sufficient time for the acceleration to have produced a sufficient number of electrons of the required Lorentz factors.»
https://en.wikipedia.org/wiki/Non-linear_inverse_Compton_scattering#Classical_limit
https://www.esrf.fr/home/education/what-is-the-esrf/what-is-synchrotron-light.html
Antes y después de ese extracto, en el paper se barajan varios posibles mecanismos para acelerar dichos electrones, por ejemplo… «Brunetti & Jones (2014)»… «Brunetti & Lazarian (2016)»… «Brunetti & Vazza (2020)»… etc.
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Bola extra… en relación a «super-Alfvenic incompressible turbulent flows» (página 8 del PDF)…
https://en.wikipedia.org/wiki/Alfvén_wave
Saludos.
La radiacion sincrotron, vieja conocida, necesita cargas electricas siendo torcidas por un campo magnetico.
De Jupiter, Io, sale radiacion sincrotron muy bella, en unos 200 a 400 Mhz.
Pero un foton de 400 Mhz, no es un foton de Rayos X.
El campo magnetico necesario seria inmenso,,,,,, y a miles de años luz de la galaxia mas cercana, ¿Que campo magnetico capaz de torcer esas cargas, generando fotones de rtayos X, tenemos?
Es mas, ¿Y esas cantidades de masa ionizada necesaria, donde solo tenemos atomos neutros de hidrogeno?.
No, la radiacion sincrotron, como fuente de rayos X, es posible, Pero 30 Kvoltios electron de energia,,,, es mucha energia, para unos 10 atomos de hidrogeno por metro cubico, a cientos de mles de años luz de la galaxia mas cercana.
De lo demas, en fin, ‘si, la materia oscura lo retiene, pero son chorros porque son galaxias en rumbo de colision,,,,,,
No, en rumbo de colision la masa permaneceria en cada foco de gravedad.
¿Sabes como se forman rayos X de otra forma?, golpeando con electrones acelerados con unos 20, 30, 40 Killo-electronvoltios, nucleos, por cierto, nucleos no de hidrogeno.
La radiacion sincrotron es una vieja conocida mia, desde 1990, es preciosa.
Pero en el vacio intergalactico,,,,, ¿Que masa ionizada (Y puedo aceptar plasma cerca de una estrella, o cerca de los planetas, por el viento solar, ¿Pero en el vacio intergalactico?, ¿Y de modo estable?), y que fuente de campo B tan intenso, necesaria, hay alli?.
En fin,,,,,,,,,,, Gracias por el intento,,,,,,,
Por cierto, lee tu primer referencia a wikipedia:
«,,,The warm–hot intergalactic medium (WHIM) is the sparse, warm-to-hot (10^5 to 10^7 K) plasma that cosmologists believe to exist in the spaces between galaxies ,,,»
De 100.000 a 10 millones de grados kelvin, con una densidad de unos 10 atomos de hidrogeno por metro cubico,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,, ‘believe’,,,,,,,,
Si, believe, creencia,,,,,,,,,,
No encaja en absoluto.
Y claro, a millones de años luz de la galaxia mas cercana, ‘algo’, crea un campo magnetico capaz de torcer ese ‘plasma’, con la bastante fuerza como para emitir fotones de rayos X,,,,,,,
‘Los cosmologos, creen, y luego seguro que hay el campo magnetico necesario,,,,’.
con 10 atomos de hidrogeno, neutros, por metro cubico,,,,,,,,,,
En fin,,,,no, no encaja.
No se lo que lo crea, no veo porque tiene que haber esa masa (Por cierto, la radiacion sincrotron es de banda ancha, no se nuestros telescopios de rayos X si han determinado el espectro de emision, eso si seria una prueba de el origen, ancha banda, radiacion sincrotron, estrecha banda, impacto con nucleos), pero si el espectro es de banda ancha , si seria una prueba de el origen en radiacion sincrotron,,,,,,, pero ¿Y el campo magnetico necesario?.
Leete el paper, dice radio-emision, fotones de radio, normal, como en Jupiter.
Creo que son micro-electronvoltios, frecuencias de 1 a 100 Ghz.
En fin, ,,,,,,, ‘believe’ no es muy serio.
Bueno, lo dicho, gracias por tu aportacion.
Aporto información adicional de divulgación publicada en la página del IAC, en español, «Descifran el enigma del agujero negro fugitivo»
https://www.iac.es/es/divulgacion/noticias/descifran-el-enigma-del-agujero-negro-fugitivo
Saludos.