Un cuásar con "orejas": una fuente de rayos X detectada por el telescopio ART-XC resultó ser una radiogalaxia

Científicos del IKI RAN, utilizando el observatorio "Spektr-RG", realizaron observaciones prolongadas de un objeto cósmico inusual

El telescopio ART-XC M.N. Pavlinsky, instalado a bordo del observatorio "Spektr-RG", descubrió una fuente de rayos X previamente desconocida, SRGA J230631.0+155633. Las investigaciones mostraron que es uno de los cuásares más potentes de los últimos cinco mil millones de años de la historia del Universo. Los resultados del trabajo han sido aceptados para su publicación en la prestigiosa revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Imagen de rayos X del cuásar, obtenida durante la revisión de todo el cielo por el telescopio ART-XC
Imagen de rayos X del cuásar, obtenida durante la revisión de todo el cielo por el telescopio ART-XC

La fuente SRGA J2306+1556, descubierta en 2020 durante la revisión del cielo, atrajo la atención de los científicos debido a su inusual luminosidad de rayos X, de aproximadamente 5×10^45 erg/s. Este valor es característico de los cuásares potentes, que generalmente se encuentran en grandes desplazamientos al rojo, correspondientes a las primeras épocas del Universo. El objeto está ubicado en un desplazamiento al rojo z=0.4389, que corresponde a una edad del Universo de aproximadamente 9 mil millones de años.

Imagen de la misma fuente, construida a partir de datos de observación puntual (profunda) por el mismo telescopio
Imagen de la misma fuente, construida a partir de datos de observación puntual (profunda) por el mismo telescopio

El telescopio ART-XC, desarrollado por IKI RAN, opera en el rango de rayos X duros (4–20 keV), lo que permite detectar objetos ocultos detrás de densas nubes de gas y polvo. En 2023, los científicos realizaron observaciones adicionales de SRGA J2306+1556 en modo de estabilización de tres ejes, lo que aumentó el tiempo de exposición a casi un día. También se utilizaron datos del telescopio XRT del observatorio Swift (NASA).

Después de procesar los datos de rayos X obtenidos con ambos telescopios de rayos X, descubrimos que hay una fuerte "caída" en el espectro de la fuente a bajas energías. En otras palabras, hay menos fotones de baja energía que fotones más energéticos. Esto sugiere que estamos observando el agujero negro central a través de una gruesa capa de gas y polvo. Además, la fuente se ha debilitado varias veces en comparación con lo que vimos durante la revisión de todo el cielo varios años antes. Sin embargo, la luminosidad siguió siendo muy alta, del orden de 1045 erg por segundo. Durante la reanudación de la revisión de todo el cielo por el telescopio ART-XC en 2023-2024, la fuente ya no se registró. Esto indica una fuerte variabilidad de la radiación de rayos X del objeto y, por lo tanto, una naturaleza inestable de la acreción en el agujero negro en escalas de tiempo del orden de varios años.
Grigory Uskov, autor principal del estudio, investigador junior del departamento de astrofísica de altas energías de IKI RAN

SRGA J2306+1556 resultó ser no solo un cuásar potente, sino también una radiogalaxia gigante. Las radioimágenes obtenidas por los telescopios VLA, GMRT y ASKAP mostraron dos enormes "radioorejas": nubes de plasma que se extienden por 3 millones de años luz. Estas estructuras se forman por chorros de materia expulsados por un agujero negro a una velocidad cercana a la de la luz.

Radioimagen del cuásar según datos de la revisión VLASS a una frecuencia de 3 GHz (tamaño del marco 6.5 minutos de arco). La cruz en el centro indica la posición de la fuente óptica. Los puntos rojos superior e inferior corresponden a los puntos "calientes" (áreas de frenado de los jets) en las "radioorejas" extendidas, mostradas en verde
Radioimagen del cuásar según datos de la revisión VLASS a una frecuencia de 3 GHz (tamaño del marco 6.5 minutos de arco). La cruz en el centro indica la posición de la fuente óptica. Los puntos rojos superior e inferior corresponden a los puntos "calientes" (áreas de frenado de los jets) en las "radioorejas" extendidas, mostradas en verde
Esto permite clasificar el objeto como una radiogalaxia gigante y sugiere que, gracias a la acreción en el agujero negro, se libera una enorme energía no solo en forma de radiación electromagnética, sino también en forma de energía mecánica de chorros de materia acelerados casi a la velocidad de la luz, y este proceso se mantiene durante millones de años.
Alexander Mikhailov, coautor del artículo, investigador científico del Observatorio Astrofísico Especial de la Academia de Ciencias de Rusia

El descubrimiento de SRGA J2306+1556 permite a los científicos estudiar procesos característicos del Universo temprano a una distancia relativamente cercana. Tales cuásares son raros en desplazamientos al rojo z<0.5, lo que corresponde a los últimos cinco mil millones de años. Este descubrimiento subraya la importancia de las revisiones del cielo en el rango de rayos X duros, que realiza el telescopio ART-XC. El observatorio "Spektr-RG", lanzado en 2019, continúa escaneando el cielo, prometiendo nuevos descubrimientos.

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Fuentes
IKI RAN

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