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Revelan desde El Roque con el GTC la morfología de una galaxia oculta por su brillante núcleo

Un equipo científico desvela la galaxia anfitriona de un potente núcleo galáctico activo gracias a la cámara infrarroja CIRCE instalada en el Gran Telescopio Canarias.

Este hallazgo, en el que participa el IAC, reabre el debate sobre las galaxias que pueden albergar estos núcleos.

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Impresión artística de un núcleo galáctico activo. Crédito: ESA/NASA, proyecto AVO y Paolo Padovani.

Impresión artística de un núcleo galáctico activo. Crédito: ESA/NASA, proyecto AVO y Paolo Padovani.

Un equipo científico internacional, en el que ha participado el Instituto de Astrofísica de Canaeria (IAC), “ha podido determinar la estructura de la galaxia FBQS J1644+2619, que alberga un potente núcleo galáctico activo (AGN, por sus siglas en inglés)”, informa el IAC en un comunicado. De ese núcleo emergen unos chorros de material muy energéticos. En la nota se destaca que ha sido “revelada la morfología de una galaxia oculta por su brillante núcleo”. 

El estudio se ha llevado a cabo usando la cámara infrarroja CIRCE (Canarias InfraRed Camera Experiment) del Gran Telescopio Canarias (GTC), ubicado en el Observatorio del Roque de Los Muchachos, situado en las cumbres de Garafía. Este hallazgo se enmarca "dentro del debate sobre el tipo de galaxias que pueden albergar los AGN más potentes, generalmente asociados a galaxias elípticas muy masivas", se apunta en la nota. Este es el primer artículo que sale a la luz con datos de CIRCE y se publica este viernes en la revista especializada  Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Una galaxia activa, se explica en la nota, "es aquella que en su núcleo tiene un objeto compacto, un agujero negro muy masivo, que engulle la materia de su alrededor, transformándola en energía luminosa y en  jets o chorros de partículas muy energéticos con velocidades cercanas a la de la luz ( jets relativistas)". Cuando estos chorros de "alta velocidad apuntan hacia la Tierra, su fuerte emisión en radio llega muy amplificada debido a efectos relativistas, diluyendo la luz de la galaxia anfitriona". Esta característica define a "una clase de AGN, denominados blázares". A pesar de haber sido investigados durante décadas, muchos aspectos de la física que los gobierna siguen siendo esquivos. "Su propia formación y estructura", añade, "así como los mecanismos de aceleración de sus partículas, son algunas de las preguntas sin resolver de la astrofísica moderna". 

De izquierda a derecha: imagen de la galaxia FBQS J1644 + 2619 en luz infrarroja obtenida por CIRCE en GTC. Imagen de la galaxia después de sustraer el núcleo. Residuo después de sustraer el modelo de la galaxia incluyendo su núcleo y una componente elíptica. Crédito: Cristina Ramos Almeida(IAC).

De izquierda a derecha: imagen de la galaxia FBQS J1644 + 2619 en luz infrarroja obtenida por CIRCE en GTC. Imagen de la galaxia después de sustraer el núcleo. Residuo después de sustraer el modelo de la galaxia incluyendo su núcleo y una componente elíptica. Crédito: Cristina Ramos Almeida(IAC).

Entre los distintos tipos de AGN, "se encuentran las galaxias Seyfert, que habitualmente se hallan en galaxias de morfología espiral y no suelen presentar  jets relativistas". Las galaxias Seyfert se clasifican por su emisión en "el rango de luz visible en dos tipos: 1, aquellas cuyo núcleo aparece más luminoso y presenta líneas de emisión ensanchadas, provenientes de un gas muy ionizado; y 2, con núcleos menos luminosos y que no presentan ensanchamiento en esas líneas de emisión. Existen tipos intermedios como las denominadas Seyfert de tipo 1, con líneas estrechas (NLSy1) que muestran características peculiares, aunque por lo general se alojan en galaxias espirales y la masa de su agujero negro no excede unas decenas de millones de masas solares".  En la última década, "el satélite Fermi de la NASA ha detectado emisión variable de rayos gamma procedente de algunas galaxias tipo NLSy1, revelando una posible tercera clase de núcleos galácticos activos capaces de formar chorros relativistas alrededor de agujeros negros poco masivos".

Galaxias con núcleos activos

Una de las cuestiones relacionadas con esta clase de núcleos galácticos es el tipo de galaxia que los aloja. Por lo general, "los núcleos galácticos activos de tipo Seyfert se encuentran en galaxias espirales y la masa de su agujero negro central es relativamente pequeña (entre un millón a decenas de millones de masas solares), mientras que los  jets muy luminosos solo se habían observado hasta ahora en galaxias elípticas gigantes cuyos agujeros negros son entre cien millones y varios miles de millones de veces más masivos que el Sol".

El hallazgo de los chorros o  jets en una clase de AGN que reside habitualmente en las galaxias espirales "puso en duda el modelo hasta ahora aceptado por la comunidad científica de que los núcleos galácticos activos solamente producen jets en galaxias elípticas gigantes. Esto implicaría que tales estructuras, en el caso de las galaxias tipo NLSy1, puede ser producidas por diferentes mecanismos de los que actúan en blázares y radiogalaxias".

Observación en el infrarrojo

Para arrojar luz sobre este asunto, Filippo D'Ammando, investigador del Istituto di Radioastronomia y la Universidad de Bolonia, junto con un equipo científico formado por los investigadores del IAC José A. Acosta-Pulido y Cristina Ramos Almeida entre otros, "utilizó imágenes infrarrojas de alta resolución de FBQS J1644 + 2619, una de las galaxias Seyfert detectada previamente en rayos gamma por Fermi". En la nota se explica que "la galaxia FBQS J1644 + no es muy luminosa en el rango visible, pero sí es muy potente en radio y rayos gamma". “Este resultado –subraya Cristina Ramos Almeida- es posible gracias a la excelente óptica de GTC que permite obtener imágenes de alto contraste y separar la luz de la galaxia de la del núcleo brillante”. “Gracias a los datos de CIRCE –explica José Acosta-Pulido- hemos derivado su brillo superficial para saber si se trataba de una morfología elíptica o una espiral y hemos estimado la masa de su agujero negro central”.

"Hemos demostrado por primera vez que la galaxia anfitriona de uno de estos núcleos galácticos activos de tipo NLSy1 –Narrow Line Seyfert 1- es una galaxia elíptica y la masa del agujero negro central es de unos 200 millones de masas solares, comparables a los que generalmente se estiman para blázares", apunta Filippo D'Ammando.

Este hallazgo "es importante para confirmar las teorías acerca de la naturaleza de los chorros relativistas en los AGN, aunque para esclarecer cómo se forman se necesitan más observaciones de las galaxias donde se encuentran". "No se sabe por qué una subpoblación de galaxias de tipo NLSy1 pueda desarrollarse en una galaxia elíptica y no en una espiral, como ocurre en el caso de otras fuentes de núcleos activos". Esta peculiaridad parece "ser fundamental para la formación del chorro relativista en estos objetos y, por lo tanto, para los rayos gamma que vemos con Fermi", concluye Filippo D'Ammando.

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