La nave espacial XRISM detecta firmas de hierro en una galaxia activa cercana

Esta imagen compuesta muestra la región central de la galaxia espiral NGC 4151. En el centro, los rayos X (azul) del Observatorio de rayos X Chandra se combinan con datos ópticos (amarillo) que muestran hidrógeno cargado positivamente a partir de observaciones a escala de 1 metro. Telescopio Jacobus Kaptein en La Palma en las Islas Canarias. El color rojo alrededor del centro muestra hidrógeno neutro detectado a través de observaciones de radio con el Very Large Array de la Fundación Nacional de Ciencias en Nuevo México. Crédito: Rayos X, NASA/CXC/CfA/J.Wang et al.; Óptica, Colección de Telescopios Isaac Newton, Telescopio La Palma/Jacobus Kaptein; Radio, NSF/NRAO/VLA

La misión XRISM ha revelado datos importantes sobre los supercúmulos Agujero negro En el centro de la galaxia NGC 4151, mejorando la comprensión de las interacciones entre el agujero negro y su entorno.

Después de comenzar las operaciones científicas en febrero, la misión de espectroscopía e imágenes de rayos X (XRISM) liderada por Japón estudió el monstruoso agujero negro en el centro de la galaxia NGC 4151.

«La herramienta Resolve de XRISM capturó un alcance detallado de la región que rodea el agujero negro», dijo Brian Williams. NASAUn científico del proyecto de la misión en el Centro de Vuelos Espaciales Goddard de la agencia en Greenbelt, Maryland. «Los picos y valles son como huellas dactilares químicas que pueden decirnos qué elementos están presentes y revelar pistas sobre el destino de la materia a medida que se acerca a un agujero negro».

XRISM (pronunciado «crisis») está dirigido por JAXA (Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón) en colaboración con la NASA, junto con contribuciones de la ESA (Agencia Espacial Europea). Lanzado el 6 de septiembre de 2023. NASA y JAXA Se desarrolló Resolve, el espectrómetro de precisión de la misión.

Espectro resuelto XRISM de NGC 4151

El instrumento Resolve a bordo de XRISM (el El espectro resultante revela hierro con picos de aproximadamente 6,5 keV y mínimos de aproximadamente 7 keV, luz miles de veces más energética de lo que nuestros ojos pueden ver. Antecedentes: La imagen de NGC 4151 se construye a partir de una combinación de rayos X, luz óptica y de radio. Crédito de la imagen: Espectro: JAXA/NASA/XRISM Resolve. Antecedentes: rayos X, NASA/CXC/CfA/J.Wang et al.; Óptica, Colección de Telescopios Isaac Newton, Telescopio La Palma/Jacobus Kaptein; Radio, NSF/NRAO/VLA

NGC 4151: una galaxia espiral con un agujero negro supermasivo

NGC 4151 es una galaxia espiral a unos 43 millones de años luz de distancia y ubicada en la constelación norteña de Canes Venatici. el Agujero negro gigante Su centro tiene más de 20 millones de veces la masa del Sol.

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La galaxia también está activa, lo que significa que su centro es inusualmente brillante y variable. El gas y el polvo que giran hacia el agujero negro forman un disco de acreción a su alrededor y se calientan mediante fuerzas gravitacionales y de fricción, creando contraste. Parte de la materia en el borde del agujero negro forma chorros gemelos de partículas que explotan desde cada lado del disco a casi la velocidad de la luz. Una nube hinchada de material en forma de rosquilla llamada toro rodea el disco de acreción.

Ubicaciones de hierro del disco de acreción anotadas

El concepto de este artista muestra las posibles ubicaciones del hierro reveladas en el espectro de rayos X XRISM de NGC 4151. Los científicos creen que el hierro que emite los rayos X se encuentra en el disco de acreción caliente, cerca del agujero negro. El hierro que absorbe los rayos X puede estar muy lejos, en una nube más fría de material llamada toroide. Fuente de la imagen: Laboratorio de imágenes conceptuales del Centro de vuelos espaciales Goddard de la NASA

Aspectos únicos de NGC 4151

De hecho, NGC 4151 es una de las galaxias activas más cercanas conocidas. Otras misiones, incluida la Chandra de la NASA

La galaxia es inusualmente brillante en rayos X, lo que la convierte en un objetivo inicial ideal para XRISM.

Conocimientos de la espectroscopia XRISM

El espectro Resolve de NGC 4151 revela un pico agudo en energías justo por debajo de 6,5 kiloelectronvoltios (keV), una línea de emisión de hierro. Los astrónomos creen que la mayor parte del poder de las galaxias activas proviene de los rayos X que se originan en regiones calientes y brillantes cerca del agujero negro. Los rayos X que rebotan en el gas frío del disco hacen que el hierro presente fluorescencia, produciendo un pico de rayos X específico. Esto permite a los astrónomos obtener una mejor imagen tanto del disco como de las regiones explotadas más cercanas al agujero negro.

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El espectro también muestra varias caídas alrededor de 7 keV. El hierro en el toro también causa estas caídas, aunque los rayos X son absorbidos, no emitidos, porque el material allí está mucho más frío que en el disco. Toda esta radiación es aproximadamente 2.500 veces más fuerte que la luz que podemos ver con nuestros ojos.

El hierro es sólo un elemento que XRISM puede detectar. El telescopio también puede detectar azufre, calcio, argón, etc., según la fuente. Cada uno de ellos les dice a los astrofísicos algo diferente sobre los fenómenos cósmicos que se extienden por el cielo de rayos X.

XRISM es una misión colaborativa entre la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) y la NASA, con la participación de la Agencia Espacial Europea (ESA). La contribución de la NASA incluye la participación científica de la Agencia Espacial Canadiense (CSA).

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