Astrónomos chilenos desarrollan método para medir masa de agujeros negros supermasivos

Los agujeros negros son unos de los objetos más fascinantes que existen en el Universo. Son regiones pequeñas, pero tan masivas, que generan una fuerza de gravedad tal que ni la luz puede escapar de ellos. Cualquier objeto que se acerque a un agujero negro será inevitablemente atraído hacia su desconocido interior.

Las nubes de gas que se forman alrededor de los agujeros negros supermasivos son la clave para este método. Imagen: Departamento de Astronomía, Universidad de Chile

Como su nombre lo dice, los agujeros negros supermasivos tienen una masa miles de millones de veces mayor que la del Sol. Se cree que prácticamente todas las galaxias poseen un agujero negro supermasivo en su centro. En ese contexto, un equipo internacional de astrónomos liderados por el investigador de doctorado de la Universidad de Chile Julián Mejía y la astrónoma de la misma institución Paulina Lira desarrollaron un nuevo método para determinar la masa de estos agujeros negros supermasivos.

Midendo la masa de agujeros negros activos

Si bien se cree que todas las galaxias poseen un agujero negro supermasivo en su centro, estos pueden encontrarse en estado activo o inactivo. Cuando se encuentra inactivo, el agujero negro afecta gravitacionalmente solo sus alrededores más cercanos. Sin embargo, cuando el agujero negro está activo, este comienza a consumir la materia que se encuentra en sus cercanías. En este proceso, alrededor del agujero negro se forma un disco de acreción, o disco alimentador, incandescente y muy energético. Muchas veces la actividad del agujero negro hace que este disco sea tan brillante que supera incluso al brillo de la galaxia completa. Las galaxias con agujeros negros en ese estado se conocen como galaxias activas.

Centaurus A es una de las galaxias activas más cercanas a la Tierra. El brillo en su centro se debe al agujero negro supermasivo, y las eyecciones de material que salen desde el centro de la galaxia también se deben a procesos del agujero negro. Imagen: ESO
Centaurus A es una de las galaxias activas más cercanas a la Tierra. El brillo en su centro se debe al agujero negro supermasivo, y las eyecciones de material que salen desde el centro de la galaxia también se deben a procesos del agujero negro. Imagen: ESO

Alrededor del disco alimentador del agujero negro se forman nubes de gas que son iluminadas por dicho disco. Son justamente estas nubes las que permiten determinar la masa del agujero negro. Al observar la luz que pasa a través de estas nubes, se puede determinar la velocidad con la que se mueven y tambien la distancia a la que se encuentran del agujero negro. Utilizando esta información es posible determinar la masa del agujero negro propiamente tal. Uno de los detalles más importantes de la investigación es que mientras más lejos se encuentran las nubes del agujero negro, mejor es la estimación de la masa de éste. Según los investigadores, esto puede deberse a que las nubes muy cercanas se ven extremadamente perturbadas por viento generado por el disco alimentador.

Los datos utilizados para esta investigación fueron obtenidos durante más de 80 horas de observación en el Very Large Telescope (VLT), actualmente el telescopio óptico más poderoso del mundo, ubicado en la Región de Antofagasta, norte de Chile. El artículo fue publicado en la última edición de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Implicancias

Aún existen muchas preguntas sobre los agujeros negros supermasivos, en particular, cómo evolucionan para alcanzar masas de miles de millones de veces la de Sol. Poder medir de manera exacta la masa de los agujeros negros es un paso significativo para lograr comprender mejor su formación y evolución. Además, la evolución de los agujeros negros supermasivos también se correlaciona con la evolución de las galaxias que los contienen. Actualmente se sabe que la masa de un agujero negro corresponde típicamente a un 1% de la masa de la galaxia completa. Las nuevas mediciones permitiran analizar más a fondo esa relación, y quizás también acercarse más a una respuesta de por qué ocurre.

Muchos de los efectos que rodean a un agujero negro podrían estar directamente correlacionados con su masa. Por ahora, los investigadores señalan que sus pasos a seguir son continuar estudiando las relaciones entre la masa de los agujeros negros supermasivos y otras de sus características físicas, como su rotación y la tasa a la que consumen materia, ya que estos parámetros pueden afectar también los procesos que ocurren en el material circundante.

Fuentes y links de interés

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