Señales Brillantes de PBC J2333.9-2343: Un Estudio

PBC J2333.9-2343 es una galaxia de radio masiva que está lejos de nosotros, con un corrimiento al rojo de alrededor de 0.047. Esta galaxia tiene un área central brillante que se comporta de manera similar a un blazar, que es un tipo de galaxia activa conocida por sus emisiones fuertes y muy variables. Si el chorro, o el flujo de energía y partículas del núcleo de la galaxia, está en una nueva fase de actividad, la forma en que apunta podría indicar un cambio significativo de dirección.

Se tomaron medidas entre septiembre de 2018 y enero de 2019, y de nuevo de abril a julio de 2019, utilizando varios telescopios para monitorear su comportamiento en longitudes de onda de radio, infrarrojo, óptico, rayos X y rayos gamma. Estas observaciones mostraron picos notables de brillo en períodos cortos, que probablemente son eventos de erupción, o aumentos repentinos en el brillo.

#Observaciones

Durante el período de monitoreo, muchos telescopios participaron en la recolección de datos. Se utilizaron telescopios como Effelsberg, SMARTS, ZTF, ATLAS, Swift y Fermi-LAT, con observaciones tomadas cada pocos días y diariamente durante algunas partes del estudio. Los datos recolectados incluyeron curvas de luz que grafican el brillo contra el tiempo para la galaxia en diferentes longitudes de onda.

Los resultados muestran que las variaciones de brillo ocurrieron rápidamente, particularmente en las ondas de radio, infrarrojo y longitudes de onda ópticas. Notablemente, los datos correlacionados recogidos no mostraron ningún retraso significativo entre las medidas, lo que sugiere que los cambios en el brillo a través de diferentes longitudes de onda ocurrieron casi simultáneamente.

Los cambios de brillo observados en PBC J2333.9-2343 se asemejan mucho a los que se encuentran en blazars, lo que sugiere que esta galaxia tiene características típicas de esa clasificación.

#La Naturaleza de la Galaxia

Se piensa que los Núcleos Galácticos Activos (AGN) son alimentados por agujeros negros supermasivos ubicados en sus centros, atrayendo material de las regiones circundantes. Solo un pequeño porcentaje de estas galaxias muestra chorros altamente enfocados que pueden verse desde la Tierra. Cuando un chorro apunta hacia nosotros, lo vemos más brillante debido a efectos relativistas.

Normalmente, el Modelo Unificado de AGN explica cómo se relacionan los diferentes tipos de AGN según el ángulo de nuestro punto de vista. Las galaxias de radio muestran chorros visibles a través del cielo, mientras que los blazars tienen chorros apuntando directamente hacia nosotros.

Muchos AGN pasan por fases de actividad donde sus emisiones centrales pueden encenderse y apagarse, a veces múltiples veces a lo largo de su vida. Esto significa que la actividad que vemos puede no representar el estado constante de estas galaxias, sino más bien un período activo.

Las Galaxias de Radio Gigantes (GRGs) a menudo exhiben tamaños mayores a 0.7 Mpc a medida que evolucionan y pueden mostrar signos de actividad repetida capturada en sus imágenes de radio. Esta observación indica que han experimentado explosiones de energía en diferentes momentos.

Un caso especial son las galaxias de radio en forma de X, que tienen lóbulos de radio que parecen desalineados, lo que sugiere un cambio en la dirección de sus chorros.

PBC J2333.9-2343 está clasificada como una galaxia de radio, pero ha mostrado características que apuntan hacia períodos muy activos. Se observó inicialmente con varias clasificaciones en diferentes longitudes de onda, despertando interés en su comportamiento.

Los mapas de radio largos demuestran que los chorros de la galaxia se extienden muy lejos, mostrando un núcleo compacto a escalas más pequeñas que parece tener un espectro pronunciado, lo que indica que un nuevo chorro puede estar formándose. El ángulo observado entre el chorro y nuestra línea de visión debe ser menor a 40 grados, colocándolo más cerca de los de los blazars conocidos.

#Análisis de Variabilidad

Durante el período de monitoreo, se registraron variaciones de brillo en múltiples longitudes de onda. Por ejemplo, en las mediciones ópticas e infrarrojas, se registraron cambios significativos con una variabilidad que alcanzó niveles más allá de lo esperado.

Las curvas de luz mostraron tres eventos de erupción distintos, que ocurrieron el 26 de septiembre, el 11 de noviembre y el 10 de junio entre 2018 y 2019. Cada erupción tuvo un brillo máximo y fue monitoreada a través de diferentes telescopios, aunque las lecturas específicas variaron según la sensibilidad del equipo.

Calculando qué tan rápido aumentó o disminuyó el brillo durante estos eventos, se encontró que los tiempos de duplicación y reducción fueron relativamente cortos, lo que indica que la fuente de emisiones podría ser compacta y cambiar rápidamente.

Para analizar más a fondo el momento de los cambios de brillo, se realizó un estudio de correlación cruzada en datos tomados durante 2019. Este análisis ayudó a encontrar si las variaciones en el brillo entre diferentes longitudes de onda estaban ocurriendo al mismo tiempo.

El análisis reveló que el brillo en longitudes de onda infrarrojas y ópticas cambiaba juntos, mostrando una fuerte conexión.

#Distribución de Energía Espectral (SED)

Para entender las emisiones de PBC J2333.9-2343, se creó una Distribución de Energía Espectral utilizando datos de cuando la galaxia no estaba en un estado de erupción. Al compilar datos de diferentes curvas de luz, se construyó un modelo para explicar las emisiones.

La SED mostró que las emisiones de menor energía probablemente provenían de la radiación sincrotrón, mientras que las salidas de mayor energía se debían principalmente a procesos llamados dispersión Compton externa, con una pequeña contribución de procesos de auto-disperción sincrotrón.

Este modelo se ajusta a las características esperadas de los blazars, incluyendo un ángulo estimado de 3 grados para su chorro. Este análisis apunta hacia la presencia de un núcleo similar a un blazar en la galaxia.

El modelo SED permite a los investigadores comparar datos pasados. Al examinar observaciones de años anteriores, los investigadores esperan establecer una imagen más clara de los cambios de PBC J2333.9-2343 a lo largo del tiempo.

#Variabilidad de las Poblaciones de AGN y Blazars

La variabilidad del brillo es una característica única de los AGN, que pueden mostrar cambios en diversas escalas de tiempo. Entre estos, los blazars se destacan por sus fluctuaciones rápidas, que a veces pueden desarrollar erupciones fuertes.

La encuesta ZTF monitorea una gran cantidad de AGN, incluyendo blazars. Las comparaciones entre las propiedades de variabilidad de PBC J2333.9-2343 y otras fuentes de AGN indican que esta galaxia se comporta de manera similar a los blazars.

El estudio midió parámetros como el tiempo que tardan los cambios en volverse no correlacionados y la amplitud de las variaciones.

Los resultados demostraron que PBC J2333.9-2343 comparte más características con blazars que con AGN no blazar, lo que lleva a conclusiones de que su comportamiento es probablemente similar al de un blazar.

#Restricciones sobre las Regiones de Emisión

La variabilidad en el brillo puede provenir de diferentes fuentes, como el disco de acreción o el chorro. Al examinar el momento de los cambios en diferentes longitudes de onda, los investigadores obtuvieron información sobre lo que podría estar sucediendo dentro de esta galaxia.

El estudio no encontró un retraso sustancial en los cambios de brillo, lo que implica que las emisiones en longitudes de onda infrarrojas y ópticas podrían estar conectadas predominantemente al chorro mismo. Esta conexión apoya la clasificación de blazar.

Los cambios intrínsecos en el disco de acreción suelen producir variaciones más lentas, lo que es poco probable que explique los cambios rápidos observados en PBC J2333.9-2343.

Si los cambios de brillo están relacionados con la emisión del chorro, eso se alinea con los comportamientos típicos de los blazars, caracterizados por fluctuaciones rápidas y simultáneas en el brillo a través de diferentes longitudes de onda.

#Emisión Mult longitudes de onda y Detección de Rayos Gamma

Se han detectado emisiones de PBC J2333.9-2343 en el espectro de rayos gamma, vinculándola a procesos a menudo asociados con blazars.

En estudios anteriores, las observaciones de rayos gamma demostraron que esta galaxia encaja en la clasificación de blazar, principalmente debido a la dirección del chorro y las salidas de energía observadas.

El patrón de emisiones de dos picos indica que la salida de energía de esta galaxia también se relaciona con la radiación sincrotrón y procesos de Compton inverso, consolidando aún más su categorización como una entidad similar a un blazar.

Las observaciones refuerzan la idea de que las salidas de energía de la galaxia cambian con el tiempo, con las emisiones de rayos gamma detectadas sugiriendo un cambio en la actividad o en los patrones de comportamiento.

#Conclusión

En resumen, PBC J2333.9-2343 ejemplifica un caso único dentro del universo de galaxias activas. Su núcleo central brillante muestra emisiones que cambian rápidamente, similares a las de los blazars, sugiriendo un posible cambio en la dirección del chorro a lo largo del tiempo.

La extensa campaña de monitoreo ha arrojado luz sobre sus patrones de variabilidad, estableciendo conexiones a través de diferentes longitudes de onda y confirmando sus características de blazar.

Los datos refuerzan la noción de que el agujero negro central y su chorro están activos, presentando potencialmente una rara visión de cómo los chorros pueden cambiar de dirección, llevando a diferentes clasificaciones de la misma entidad galáctica a lo largo del tiempo.

Siguiendo adelante, el monitoreo continuo usando telescopios modernos proporcionará mayor claridad, permitiendo a los científicos seguir la actividad en esta galaxia para entender mejor no solo PBC J2333.9-2343, sino el amplio universo de galaxias activas.