Científicos observan agujeros negros supermasivos

UC / Ciencia Kanija
14/12/09

Un equipo internacional de científicos ha observado cuatro agujeros negros supermasivos en el centro de galaxias, lo cual puede proporcionar nueva información sobre cómo funcionan estos agujeros negros centrales. Sus hallazgos se publican en el primer ejemplar de diciembre de la revista Astronomy and Astrophysics.

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Estos agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias son llamados núcleos galácticos activos. Por primera vez, el equipo observó un quásar con un núcleo galáctico activo, como parte de un grupo de cuatro, que está localizado a más de mil millones de años luz de la Tierra. Los científicos usaron los dos telescopios Keck en la cima de Mauna Kea en Hawai. Estos son los telescopios óptico/infrarrojo de mayor tamaño del mundo.

El equipo también usó el Telescopio Infrarrojo del Reino Unido (UKIRT) para continuar las observaciones de Keck y obtener imágenes actuales del infrarrojo cercano de las galaxias objetivo.

“Los astrónomos han estado tratando de ver directamente qué está pasando exactamente en la vencindad de estos agujeros negros supermasivos en acreción”, dijo el coautor Robert Antonucci, astrofísico de la UC en Santa Bárbara.

Explicó que los núcleos de muchas galaxias muestran intensa radiación procedente desde los rayos-X al rango óptico, infrarrojo o de radio, donde los núcleos pueden exhibir un potente chorro — un rasgo lineal que porta partículas y energía magnética saliendo de un agujero negro supermasivo central. Los científicos creen que estos núcleos activos están alimentados por agujeros negros supermasivos en acreción. El gas y polvo acretado son especialmente brillantes en las regiones ópticas e infrarrojas del espectro electromagnético.

Los científicos pueden ahora separar la emisión de las regiones externas del agujero negro de aquellas que están en la vecindad inmediata del mismo. Ésta es la localización de los procesos físicos más interesantes, la verdadera absorción de materia por parte del agujero negro. “Aunque no resuelve directamente esta región extremadamente pequeña, ahora podemos sustraer mejor la contribución de la materia de alrededor cuando tomamos un espectro de un agujero negro y sus alrededores, aislado el espectro de la materia que realmente está siendo consumida y se perderá para siempre en el agujero”, dijo Antonucci.

Para observar un objeto tan lejano con la definición precisa en longitudes de onda onfrarrojas se requiere el uso de un telescopio que tenga un diámetro de al menos 100 metros o más. En lugar de construir un telescopio infrarrojo de semejante tamaño, lo cual es actualmente imposible, una forma más práctica es combinar los rayos de dos o más telescopios que estén separados aproximadamente 100 meros. Este método, usado en la radioastronomía desde hace décadas, es nuevo para la parte infrarroja del espectro. Este tipo de instrumento se conoce como interferómetro de línea base larga.

Los telescopios Keck están separados 85 metros y pueden usarse como interferómetro. Combinando la luz de los telescopios los telescopios se puede detectar un patrón de interferencia de los dos rayos e inferir qué aspecto tiene la vecindad del agujero negro, explicó el primer autor Makoto Kishimoto, del Instituto Max Planck para Radio Astronomía en Bonn, Alemania.

Kishimoto y Antonucci tiene una vieja colaboración investigadora, que se inició con la colaboración post-doctoral de Kishimoto con Antonucci en el Departamento de Física de la UC en Santa Bárbara hace una década. Antonucci señala que la mayor parte del crédito del trabajo actual es de Kishimoto.

En 2003, el astrónomo Mark Swain del Laboratorio de Propulsión a Chorro y sus colaboradores usaron el Interferómetro Keck para observar el material acretado alrededor de un agujero negro supermasivo, conocido como NGC 4151. Este es uno de los agujeros negros más brillantes en longitudes de onda óptica e infrarroja. Las observaciones proporcionaron a los astrónomos las primeras pistas directas de la región interna de un sistema de agujero negro supermasivo, dijo Antonucci.

“Los resultados parecían desconcertantes en 2003″, dijo Kishimoto. “Pero con los nuevos datos y con más información externa, estamos bastante seguros de lo que estamos viendo”. De acuerdo con los resultados del equipo, el Interferómetro Keck acaba de empezar a resolver la región externa de un núcleo galáctico activo que está acretando gas, donde co-existen granos de polvo que están lo bastante calientes para evaporarse, haciendo una transición directa de sólido a gas.