Quásares, galaxias activas... algunos misterios que se develan, y muchas preguntas que todavía quedan por responder.
Cumpliendo un viejo sueño de los astrónomos, las observaciones realizadas con el Interferómetro Telescópico Muy Grande (
VLTI = Very Large Telescope Interferometer) en el observatorio ESO Paranal, Chile, han logrado hacer posible la obtención de una imagen clara de los alrededores inmediatos de un agujero negro en el centro de una galaxia activa. Los nuevos resultados conciernen a la galaxia espiral NGC 1068, localizada a una distancia de unos 50 millones de años luz.
Muestran una configuración de un polvo comparativamente caliente (unos 50ºC) que mide 11 años luz de diámetro y tiene 7 años luz de espesor, con una zona interior más caliente (unos 500ºC) de unos 2 años luz de diámetro.
Esta fotografía de ESO ilustra la región central de NGC 1068 con magnificaciones en aumento. La imagen “A” (izquierda), obtenida con el Telescopio Espacial Hubble, muestra la luz estelar en azul, el oxígeno ionizado en amarillo, y el hidrógeno ionizado en rojo.La imagen “B” ( medio), es una imagen VLTI hecha por MIDI en una longitud de onda de 8,7 micrómetros, penetrando la nube de polvo y mostrando las estructuras centrales con gran detalle. La imagen “C” (derecha) es un diagrama de la estructura de polvo de la región más interior. Contiene un componente central caliente (al menos 500ºC, en amarillo), rodeado por un componente más frío (50ºC, en rojo) que está bien detallado. Las flechas de la parte superior izquierda indican las direcciones de las dos líneas de base y la resolución correspondiente en el centro de la longitud de onda observada (10,5 micrómetros).
Estas observaciones espectrales y de imagen confirman la teoría actual de que los agujeros negros en los centros de las galaxias activas están encerrados en una gruesa estructura de gas y polvo en forma de rosquilla, la que recibe el nombre de “toro”.
Para este estudio pionero, el primero de su clase de un objeto extra-galáctico por medio de interferometría infrarroja de base larga, un equipo internacional de astrónomos utilizó el nuevo Instrumento Interferométrico del Infrarrojo Medio (
MIDI = Midinfrared Interferometric Instrument) en el Laboratorio VLTI. Fue diseñado y construido en una colaboración conjunta entre institutos de investigación alemanes, holandeses y franceses.
Al combinar la luz proveniente de dos Unidades Telescopios VLT de 8,2 mt durante dos períodos de observación llevados a cabo en junio y noviembre de 2003 respectivamente, se logró una resolución máxima de 0,013 segundos de arco, lo que corresponde a unos 3 años luz a la distancia de NGC 1068. Se obtuvieron espectros infrarrojos de la región central de esta galaxia, los que indican que el polvo caliente es probablemente de una composición silicato-aluminio.
Los nuevos resultados son publicados en un artículo que aparece en el número del 6 de mayo de 2004 de la revista internacional de investigación
Nature.
NGC 1068: Una Galaxia Activa Típica
Las galaxias activas se cuentan entre los objetos más espectaculares del cielo. Sus núcleos compactos (AGN = Active Galactic Nuclei) son tan luminosos que pueden brillar más que todo el resto de la galaxia; los “quásares” constituyen casos extremos de este fenómeno. Estos objetos cósmicos muestran muchas características observacionales interesantes a lo largo de todo el espectro electromagnético, desde las radioondas hasta la emisión de rayos-X.
Tenemos ahora mucha evidencia de que la usina energética definitiva de estas actividades se origina en agujeros negros supermasivos con masas que llegan a ser miles de millones de veces la de nuestro Sol. El que se encuentra en la vía láctea tiene solamente unos tres millones de masas solares. Se cree que el agujero negro se alimenta de un disco de acreción de gas y polvo que lo rodea apretadamente. El material que cae hacia ese agujero negro se comprime y se calienta hasta alcanzar temperaturas tremendas. Este gas caliente irradia una enorme cantidad de luz, haciendo que el núcleo de una galaxia activa brille tanto.
NGC1068 (también conocida como Messier 77) se encuentra entre las más brillantes y cercanas galaxias activas. Localizada en la constelación Cetus (La Ballena) a una distancia de unos 50 millones de años luz, y se ve como una galaxia espiral barrada bastante normal. El núcleo de esta galaxia, sin embargo, es muy luminoso, y no solamente en el espectro óptico, sino también en el ultravioleta y en el de rayos-X. Se requiere un agujero negro con una masa equivalente a unos 100 millones de masas solares, para explicar la actividad nuclear en NGC 1068.
Las Observaciones VLTI
En las noches del 14 al 16 de junio de 2003, un equipo de astrónomos europeos llevó a cabo una serie de observaciones para verificar el potencial científico del recientemente instalado instrumento MIDI en el VLTI. También estudiaron la galaxia activa NGC 1068. Ya en este primer intento, fue posible ver detalles cerca del centro de este objeto.
MIDI es sensible a la luz en una longitud de onda cercana a los 10 micrómetros, es decir, en la región espectral del infrarrojo medio (infrarrojo termal). Con distancias de hasta 200 mt entre los telescopios que intervienen (línea de base), MIDI puede alcanzar una resolución angular máxima (detalle de la imagen) de aproximadamente 0,01 segundo de arco. Lo que es igualmente importante, al combinar los haces de luz de las dos Unidades Telescopios VLT de 8,2 mt, MIDI permite ahora, por primera vez, lograr interferometría infrarroja de objetos comparativamente tenues que estén fuera de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea.
Con esta alta sensibilidad a la radiación térmica, MIDI se encuentra idealmente capacitado para estudiar material en las regiones altamente oscurecidas cercanas a un agujero negro central y calentadas por las radiaciones ultravioletas y ópticas de éste. La energía absorbida por los granos de polvo es luego re-irradiada en longitudes de onda más larga, en la región infrarroja termal del espectro que se encuentra entre los 5 y los 100 m micrómetros.
Región Central de NGC 1068
Se aseguraron observaciones interferométricas adicionales en noviembre de 2003 con una línea de base de 42 mt. Continuando con un cuidadoso análisis de todos los datos, la resolución espacial alcanzada y los detallados espectros han permitido a los astrónomos estudiar la estructura de la región central de NGC 1068.
Detectan la presencia de una nube interior comparativamente “caliente” de polvo que alcanza a unos 500ºC, y con un diámetro igual o menor a la resolución alcanzada en la imagen, es decir, de unos 3 años luz. Está rodeada de una región polvorienta más fría, con una temperatura de unos 50ºC, y que mide unos 11 años luz de diámetro y unos 7 años luz de espesor. Muy probablemente sea ésta la predicha nube en forma de disco que rota alrededor del agujero negro.
El grosor comparativo de la estructura observada (que alcanza a ser un 65% del diámetro) es particularmente relevante puesto que solamente puede permanecer estable si se encuentra sujeto a una inyección continua de movimiento (energía cinética). Sin embargo, ninguno de los modelos actuales sobre las regiones centrales de las galaxias activas proporcionan una explicación convincente acerca de ésto.
El espectro MIDI, que cubre un intervalo de longitudes de onda que va desde los 8 hasta los 13,5 micrómetros, proporciona también información sobre la posible composición de los granos de polvo. El constituyente más probable es el silicato de calcio-aluminio (Ca
2Al
2SiO
7), una especie de alta temperatura que también se encuentra en las atmósferas exteriores de algunas estrellas súper gigantes. Aún así, estas observaciones piloto no pueden descartar definitivamente otros tipos de polvo no-olivino.
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NOTA DEL TRADUCTOR
Quásares y Galaxias activas: En 1963, se identificó una fuente de radioondas conocida como 3C 273, (imagen abajo a la izquierda) asociándola con un objeto en la constelación de Virgo que mostraba un gran desplazamiento hacia el rojo, lo que convertía en uno de los más lejanos objetos conocidos en esos momentos (en este caso, se encuentra a 1.900 millones de años luz). Por lo mismo, el brillo que mostraba lo convertía en algo tremendamente inusual. A este tipo de objetos se los llamó
quásares (objetos casi-estelares, o en inglés:
QSO = Quasi Stellar Object).
Los quásares son fuertes emisores de radioondas, rayos gamma y rayos-X, y a pesar de tener un tamaño relativamente pequeño (lo que se estableció por las variaciones en su luminosidad, que pueden aumentar o disminuir mucho en apenas unas horas, estableciendo así un límite para el desplazamiento de su causa, que no puede ser mayor que el de la velocidad de la luz, nada siquiera cercano a las decenas de miles de años luz del diámetro de una galaxia media), pueden brillar enormemente, hasta alcanzar 1.000 o más veces el brillo total de una galaxia entera.
Tras cuatro décadas de investigaciones, se ha llegado a saber que estos quásares son los agujeros negros supermasivos (con masas de millones de veces la de nuestro Sol) que se encuentran en el centro de algunas galaxias, y que se alimentan del polvo y del gas que arrastran hacia ellos, acelerándolos y calentándolos en el camino. Parte de este “alimento” cae al agujero y otra parte es expelida en forma de chorros, que son los responsables de la emisión de ondas de radio.
Las galaxias que tienen agujeros negros centrales algo menos dinámicos, son conocidas como galaxias activas, y sus agujeros negros centrales son llamados núcleos galácticos activos (AGN = Active Galactic Nuclei). Fueron estudiadas desde 1942 por Carl K. Seyfert, por lo que algunas veces se identifica con su nombre a las galaxias espirales activas.
La galaxia de Andrómeda y nuestra propia Vía Láctea son galaxias “normales”, con agujeros negros centrales sin tanto “alimento” a su disposición.
- H.R.B. -
Web Site: Universe Today
Artículo: “ On the Edge of a Supermassive Black Hole ”
Fecha: 2024-05-06
Para Astroseti.org: Heber Rizzo Baladán
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Enviado por:Heber Rizzo