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En el Borde de un Agujero
Negro
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.
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 (Ca2Al2SiO7),
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.
Fuente
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