La galaxia Whirlpool (Remolino, en español) se ve a menudo como el chico del póster de las galaxias espirales, y sus brazos espirales roban lentamente material de su compañero esférico. Pero un análisis más profundo revela una imagen más compleja, fascinante, y posiblemente nuevas pistas sobre cómo evolucionan las galaxias.
Un estudio publicado en The Astrophysical Journal presenta nuevas observaciones de rayos X de la galaxia Whirlpool y su compañera, conocidas técnicamente como M51a y M51b, respectivamente. El sistema es una fusión de galaxias: aquellas que típicamente tienen poderosos agujeros negros supermasivos en sus núcleos, que engullen el material y brillan en los rayos X. Curiosamente, este no ha sido el caso de M51.
Los investigadores han sospechado que los dos agujeros negros supermasivos en el sistema Whirlpool podrían estar cubiertos por gruesas capas de gas. Las observaciones presentadas en el estudio penetraron a través de las capas de gas y descubrieron que, de hecho, los agujeros negros son inusualmente tenues.
Dr. Murray Brightman de Caltech dijo en un comunicado:
«Los datos de rayos X duros utilizados en el estudio fueron esenciales para permitirnos perforar cualquier material oscuro que pudiera hacerlos parecer más débiles de lo que son. Este resultado es sorprendente, ya que las galaxias se están fusionando, lo que se espera que conduzca el material a los agujeros negros, lo que lleva a tasas de acreción más altas. Las tasas de acreción bajas se deben probablemente al ‘parpadeo’ del agujero negro, donde las instantáneas, como la tenemos, no necesariamente revelan la actividad a largo plazo de los agujeros negros».
El trabajo fue posible gracias a NuSTAR (Nuclear Spectroscopic Telescope Array) de la NASA, un telescopio de rayos X basado en el espacio que capturó fotones de rayos X provenientes de la galaxia. Estas «migajas brillantes» de alta energía no solo proporcionaron información sobre los agujeros negros, sino que también informaron a los investigadores de una increíble estrella de neutrones.
Las estrellas de neutrones son una forma en que las estrellas masivas pueden llegar al final de sus vidas. Son objetos extremadamente densos, hasta unas pocas veces la masa del Sol, pero no mucho más amplios que una ciudad. Pueden ser realmente brillantes, por lo que son más brillantes que los agujeros negros supermasivos activos. Hay al menos una de esas estrellas de neutrones en el sistema Whirlpool y es más brillante que los dos agujeros negros supermasivos oscuros. También hay otras fuentes de rayos X ultraluminosas en M51, algunas de las cuales podrían ser estrellas de neutrones o agujeros negros masivos, pero no son tan grandes como las que se encuentran en el centro de las dos galaxias. Las fuentes de rayos X ultraluminosas anteriores se descubrieron como estrellas de neutrones gracias a las pulsaciones coherentes.
Brightman dijo:
«No se ha encontrado que esta estrella de neutrones en particular en M51 pulse (todavía), pero identificamos una característica de dispersión de resonancia ciclotrónica en su espectro de rayos X, que se produce por la interacción de partículas cargadas en presencia de un campo magnético. La fuerza implícita del campo magnético era tan alta que posiblemente no podría ser producida por un agujero negro, y por lo tanto debe ser una estrella de neutrones y puede ser la razón por la que brilla con tanta intensidad».
El equipo ya ha recopilado nuevos datos para buscar las pulsaciones de esta y otras fuentes de rayos X ultraluminosas en el sistema. También están planeando nuevas observaciones de los agujeros negros supermasivos.
Imagen de portada: Las fuentes verdes brillantes de luz de rayos X de alta energía capturadas por la misión NuSTAR de la NASA se superponen en una imagen de luz óptica de la galaxia Whirlpool (en el centro de la imagen) y su galaxia compañera, M51b (la mancha brillante de color blanco verdoso arriba Whirlpool), tomada por Sloan Digital Sky Survey. Crédito: NASA / JPL-Caltech, IPAC