¿Han aumentado los agujeros negros el volumen de la radiación cósmica de fondo?

Chorro de materia eyectada por el agujero negro
supermasivo de la galaxia M87.

Los astrónomos que investigan por qué la radiación cósmica de fondo es mucho más brillante en longitudes de onda de radio de lo esperado, han identificado un posible culpable: los agujeros negros de espín rápido al inicio del proceso de formación galáctica. Los resultados fueron presentados por el Profesor Andy Lawrence en la Reunión Nacional de Astronomía de la RAS en Glasgow el 14 de abril.

En julio pasado, astrónomos estadounidenses anunciaron sorprendentes resultados procedentes de un experimento de globo de gran altura conocido como ARCADE-2, el cual había realizado cuidadosas medidas del cielo en longitudes de onda de radio. La emisión de radio del fondo, que es el componente igualmente distribuido a lo largo de todo el cielo, era varias veces más brillante de lo que nadie había esperado.

Ahora, un equipo de astrónomos de California y Escocia, incluyendo a Jack Singal, Lukasz Stawarz, y Vahe Petrosian de la Universidad de Stanford, y Andy Lawrence de la Universidad de Edimburgo, creen tener una explicación para esta sorpresa.

"Observamos muchas formas distintas en las que esto podía suceder -un mar cósmico de partículas relativistas, gigantescas fuentes difusas de radio, estrellas lejanas en explosión- y encontramos que todas ellas fallaban varias pruebas. Entonces nos dimos cuenta de que podríamos explicar las emisiones añadiendo la tenue emisión de cada galaxia común del universo observable. Esto fue un resultado sorprendente, ya que implicaba que la emisión débil de una gran población de fuentes comunes pero lejanas, acumulaban más emisiones que las de las fuentes más luminosas pero más raras, cuando lo esperado era lo contrario", dice el Profesor Lawrence, del Instituto de Astronomía en la Universidad de Edimburgo.

El fondo parece ser la suma de las emisiones de radio de todas las galaxias comunes, tanto lejanas como cercanas, pero debido a que hay tantas alejadas, éstas son las que predominan. Se sumarían hasta un número infinito si no fuese por el hecho de que el Universo se expande y tiene una edad finita.

Habiendo encontrado una solución, el equipo se enfrentó a otro difícil problema. En el universo local, la mayor parte de las emisiones de radio están asociadas con restos de supernovas en las regiones de formación estelar. Las emisiones de radio parecen estar estrechamente vinculadas con las emisiones infrarrojas que también producen las regiones de formación estelar. El fondo infrarrojo del cielo debería, por tanto, encajar con el fondo de radio. No obstante las medidas del fondo infrarrojo predicen un fondo de radio entre tres y diez veces menor que las observaciones de ARCADE-2.

"De alguna forma, en el universo lejano, se rompió la estrecha conexión que vemos entre las emisiones infrarrojas y de radio. Las galaxias lejanas en los inicios de la historia del Universo deben producir emisiones de radio extra. Esto puede ser debido a que el proceso de formación estelar funciona de forma distinta en los inicios del Universo. No obstante, creemos que podría haber una época anterior de emisiones de chorros de radio procedentes de los agujeros negros de espín rápido en el centro de muchas galaxias comunes, los cuales se apagaron posteriormente", dice el Profesor Lawrence.

Los astrónomos creen que cada galaxia probablemente contiene un agujero negro masivo. Los agujeros negros de espín rápido pueden emitir energía en forma de chorros de radio.

"Una posibilidad es que cuando estos agujeros negros se formaron, normalmente tenían un espín rápido, pero con el tiempo, conforme el material de acreción trataba de hacer girar el agujero negro en muchas direcciones distintas, terminaba sin espín neto de media y la fuente de radio desaparecía", dice el Profesor Lawrence.

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