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.
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.
Autor: Gail Gallessich
Fecha Original: 10 de diciembre de 2009
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Muy impresionante lo de los dos telescopios Keck,lo principal es la variedad de utilidades que esta teniendo.Cabe recordar en 2006 cuando se utilizo el modo anulador,(estando todavia dicho modo en periodo de prueba),para ver la nova del sistema Rs Ophiuchi, con resultados sorprendentes.El Interferometro consiguio distinguir varios conmponentes de la nova con mayor detalle que con cualquier otro metodo.
La técnica de interforometría de muy larga base a longitudes de onda milimétricas (mm-VLBI) ha permitido obtener imágenes de los motores centrales de las galaxias activas con una resolución angular de decenas de microsegundos de arco.
Las observaciones astronómicas utilizando la técnica de interferometría de muy laregaga base (en inglés, Very Long Baseline Interferometry-VLBI-) proporciona una resolución angular única en astronomía. De este modo, observando a 86 GHz se consigue una resolución angular del orden de 40 microsegundos de arco, lo que supone una resolución lineal de un año-luz para una fuente con un corrimiento al rojo z = 1, de 10 días-luz para una fuente con z =0,01 y de 10 minutos-luz (1 Unidad Astronómica) para una fuente situada a una distancia de 8 Kpc (1 parsec = 3,26 años-luz), la distancia de nuestro centro galáctico. Debemos resaltar que con la técnica de mm-VLBI disfrutamos de una doble ventaja: por un lado. alcanzamos una resolución angular de decenas de microsegundos de arco, proporcionando imágenes muy detalladas de las regiones emisoras y, por otro, podemos estudiar aquellas regiones que son parcialmente opacas a longitudes de onda más largas.
Las galaxias activas tienen un núcleo que brillan tanto, que pueden llegar a ser más luminosos que la galaxia que los alberga. Estas galaxias se caracterizan porque en sus núcleos ocurren procesos no-térmicos que liberan enormes cantidades de energías que parecen provenir de una región muy pequeña y brillante situada en el corazón de la galaxia. Esa energía debería de tener un origen gravitatorio, siendo producido por un objeto muy compacto.
Diversos indicios favorecen la hipótesis de que dicho objeto es un agujero negro muy masivo (del orden de 100-1000 millones de veces la masa del Sol), con un tamaño de 1 minuto-luz a varios días-luz. La enorme fuerza gravitatoria que ejercen estos agujeros negros atrae el gas y las estrellas de las inmediaciones, formando el denominado disco de acreción que está en rotación diferencial en torno al objeto masivo. El modelo de “agujero negro + disco de acrecimiento” es el más satisfactorio hoy en día para explicar las propiedades de los núcleos activos de galaxias.
Un aspecto muy destacado en la morfología de las regiones compactas de los núcleos activos es la presencia de una intensa emisión radio en forma de chorros (los denominados jets relativistas), que están formados por un plasma de partículas relativistas que emanan del núcleo central y viajan hasta distancias de varios megaparsec. Estos jets son los aceleradores de partículas más energéticos del Cosmos. Sin embargo, todavía se desconoce cómo se generan, aceleran y coliman, si bien a través de simulaciones magnetohidrodinámicas se conoce que el campo magnético juega un papel fundamental en estos procesos.
La técnica de mm-VLBI proporciona imágenes directas y nítidas de las regiones nucleares de las galaxias activas y acotan tanto el tamaño de los núcleos como la anchura de los chorros en la vecindad del agujero negro supermasivo. De hecho, las resoluciones angulares proporcionadas por mm-VLBI corresponderían a escalas lineales del orden de miles de centenares y decenas de radsios de Schawarzschild dependiendo de la distancia y la masa del agujero negro.
Las imágenes obtenidas con mm-VLBI trazan los chorros relativistas a escalas de subparsec, cartografiando los motores centrales de las fuentes compactas con una resolución lineal tal que nos permite acercarnos a la última órbnita estable en torno al agujero negro supermasivo. Hay casos espectaculares que, de reseñar aquí abarcarían mucho espacio y tiempo y, la idea del comentario es la de complementar lo arriba leido.
De las observaciones del centro galáctico por éste método y en relación a SagrA, la radiofuente compacta en el centro de nuestra Galaxia, tiene un tamaño angular que escala con la longitud de onda al cuadrado, resultado que se interpreta físicamente considerando que la estructura que detectamos para SgrA no es una estructura intrínseca sino la imagen resultado de la interacción de su emisión radio con los electrones interestelares de la región interna de la Galaxia (lo que tecnicamente se conoce como el “disco de scattering”).
Las observaciones con mm-VLBI a 86 GHz han permitido determinar por primera vez el tamaño intrínseco de SgrA que ha resultado ser de 1.01 Unidades Astronómicas. Considerando que Sagittarius A se encuentra a una distancia de 8 Kpc y que su masa es de 4 millones de masas solares, este tamaño lineal corresponde a 12,6 radios de Schwarzschild.
Las perspectivas de futuro, gracias al uso de anchos de banda mayores, a la incorporación a la redes de los grandes telescopios milimétricos, a la introducción de correecciones atmosféricas a la fase interferométrica y a la mejora de la calibración y del funcionamiento de los telescopios actuales, será posible en el futuro cercano empujar la sensibilidad de lass observaciones de VLBI a 86 HHz al límite de mJy. Con esta sensibilidad, podr´ña estudiarse tanto la emisión compacta no térmica como la térmica, que se hace dominante a frecuencias altas.
No sólo eso: los primeros pasos para la realización de observaciones de VLBI a 147 y 215 GHz se estan dando ya hoy en día. La incorporación en el futuro de telescopoios muy sensibles a esas longitudes de onda como ALMA (con todas las antenas en fase)permitirá alcanzar una resolución angular inimaginable (¡mejor que 20 microsegundos de arco!) y bajar la sensibilidad hasta la decena de los miliJanskies, permitiendo la detección de regiones ultracompactas en los núcleos de los AGNs. En particular, para la fuente más cercana como SgrA, permitirá estudiar la distorsión de las imágenes y los efectos de la relatividad general en la vecindad de los agujeros negros.
El próXimo futuro es una locura, una aventura de descubrir qué puede haber en las cercanías de los A.N., como trabaja en realidad la Gravedasd en esas regiones y, con un poco más que esperemos…hasta podríamos saber lo que´es, en realidad, una singularidad que ahora, sólo imaginamos.
Interesante comentario/ampliación, Emilio.
Cierto!!! El telescopio ALMA es algo que ha creado muchisimas expectativas.No recuerdo exactamente pero creo que son mas de 50 telescopios los que trabajaran en conjunto.Tengo entendido que no estara en pleno funcionamiento hasta dentro de un par de años.Esperaremos impacientes porque su capacidad de observacion no esta al alcanze de nada que tengamos en la actualidad.
Con articulos como este y palabras como las de Emilio nunca me canso de leer. Muchas gracias.
Gracias amigos pero, disfruto tanto escribiéndolos como vosotros leyéndolos. El estar enamorado de la Astronomía y de los misterios que nos guarda el Universo para que los podamos descubrir…Es una aventrura fascinante.
Parece mentira que, desde aquella primera célula que surgió en la Tierra primitiva y que fue capaz de replicarse, podamos haber llegado tan lejos. Nuestra imaginación siempre va por delante, es como el faro que le alumbra el camino a la Inteligencia.
Primero imaginamos en nuestras mentes, después, el raciocinio de nuestra inteligencia busca los caminos que nos puedan llevar a esos mundos imaginarios que forjó la mente y, finalmente, los encuentra y se producen los avances que cada día podemos ver. No sólo en Astronomía o en Física. Todos los campos del saber humano avanzan a velocidades increíbles que no podemos notar por estar montados en la nave de esos mismos avances y no podemos obervar con imparcialidad como si estuviéramos fuera de dicho avance.
Los viajeros que marchan a velocidades cercanas a c (velocidad de la luz), no se dan cuenta de que su tiempo se ha ralentizado, y, sin embargo, un observador exterior, sí podría verlo con claridad. Lo mismo nos está pasando actualmente con los avances científicos. No somos conscientes de lo que estamos haciendo y, en muy pocas décadas podemos estar muy lejos en campos como la Física, la Astronomía, la Astrofísica, la Biofísica, y un sin fin de disciplinas que nos convertiran en otra civilización muy distinta a la que ahora tenemos.
¿Límites? No existen límites. Los únicos límites están en nuestras mentes y, algún día, también podremos sacarlos de ahí. Será en ese preciso momento cuando, en verdad, estemos conectado por esos hilos invisibles, al Universo.
No está muy lejos el día en que seamos capaces de extraer energía del disco de acreción de los agujeros negros, y, cuando eso ocurra, se acabó todo el problema de la contaminación y otros que ahora nos aquejan en este Mundo nuestro al que estamos, de momento, atados por la imposibilidad de ir en busca de nuesatro destino en las estrellas.
Bueno, si que falta algún tiempo para eso, me refería al tiempo del Universo que, como sabes, se mide de otra manera. Pero, más tarde o más temprano…llegará.
Sólo en la Naturaleza están todas las soluciones a nuestros problemas.
(¿Límites? No existen límites. Los únicos límites están en nuestras mentes y, algún día, también podremos sacarlos de ahí. Será en ese preciso momento cuando, en verdad, estemos conectado por esos hilos invisibles, al Universo.)
Creo que ya estamos en ese momento Emilio. ¿Que nos diferencia del chimpancé? Creo que muchos no lo saben y otros, como los productores de TV, lo aprovechan a tope para su beneficio. Que va a pensar aquel que alimenta sus pensamientos con la “caja tonta”, por ejemplo? Nada bueno.
Personalmente, mientras no avancemos socialmente hacia una sociedad justa,con todo lo que implica ello, los únicos limites serán las que imponga la propia sociedad. La propia sociedad, creada por nuestros propios límites y dogmas.
Solo unos pocos se favorecerán del fin de esos límites.
Tendriamos que ir, tod@s a una.