Tecnología
Lunes 12 agosto de 2019 | Publicado a las 10:43
ALMA obtiene imágenes de un disco de gas frío girando alrededor de un agujero negro
Por Camilo Suazo
La información es de Comunicado de Prensa
visitas

Lo que sucede dentro de un agujero negro se queda dentro de un agujero negro. Pero lo que ocurre dentro de su radio de influencia, la zona interna de una galaxia donde predomina la fuerza de gravedad del agujero negro, es de gran interés para los astrónomos. Su observación puede ayudar a calcular tanto la masa del agujero negro como su efecto en el entorno galáctico.

El Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) obtuvo im√°genes con un nivel de detalle sin precedentes de un disco de gas fr√≠o que gira alrededor de un agujero negro. Se trata de un disco que habita el centro de NGC 3258, una galaxia el√≠ptica masiva situada a unos 100 millones de a√Īos luz de la Tierra.

A partir de estas observaciones, un equipo de astrónomos de la Texas A&M International University (Laredo, Estados Unidos) y de la Universidad de California (Irvine, EE. UU.) estimó la masa del agujero negro en 2.250 millones de masas solares. Es el agujero negro más masivo observado con ALMA hasta ahora.

Pese a que pueden tener masas de millones a miles de millones de veces la masa del Sol, los agujeros negros supermasivos representan apenas una peque√Īa fracci√≥n de la masa total de las galaxias que habitan. Estudiar la gravedad de un agujero negro aisl√°ndola de los dem√°s objetos presentes en el centro de la galaxia, como las estrellas, el gas interestelar y la materia oscura, es una tarea compleja que requiere observaciones muy sensibles a escalas diminutas.

‚ÄúObservar la √≥rbita de material tan cerca como sea posible de un agujero negro es clave para determinar su masa con precisi√≥n‚ÄĚ, explic√≥ Benjamin Boizelle, investigador de posdoctorado de la Texas A&M University y autor principal de un estudio que se publicar√° en The Astrophysical Journal. ‚ÄúEstas nuevas observaciones de NGC 3258 demuestran la incre√≠ble capacidad de ALMA para mapear la rotaci√≥n de discos de gas alrededor de agujeros negros supermasivos con un nivel de detalle impresionante‚ÄĚ, detall√≥.

Los astr√≥nomos usan diferentes t√©cnicas para medir las masas de los agujeros negros. En las galaxias el√≠pticas gigantes, la mayor√≠a de las mediciones se hace a partir del movimiento orbital de las estrellas alrededor del agujero negro con observaciones en luz visible o infrarroja. Existe otra t√©cnica basada en m√°seres de agua (l√°seres de onda de radio) presentes dentro de nubes de gas que orbitan alrededor de agujeros negros. Sin embargo, aunque esta t√©cnica ofrece un mayor grado de precisi√≥n, estos m√°seres son muy escasos y se dan casi exclusivamente en galaxias espirales que tienen agujeros negros m√°s peque√Īos.

En los √ļltimos a√Īos, ALMA permiti√≥ el uso de un nuevo m√©todo para estudiar los agujeros negros de las galaxias el√≠pticas gigantes. Cerca del 10 % de las galaxias el√≠pticas tiene un disco de gas fr√≠o y denso que gira en el centro. Estos discos contienen gas de mon√≥xido de carbono (CO), que los astr√≥nomos pueden observar con radiotelescopios de longitud de onda milim√©trica.

Gracias al efecto Doppler de las emisiones de las moléculas de CO, los astrónomos pueden medir la velocidad a la que giran las nubes de gas. Además, ALMA permite resolver los centros mismos de las galaxias, donde se observan las máximas velocidades orbitales.

‚ÄúNuestro equipo lleva varios a√Īos estudiando galaxias el√≠pticas cercanas con ALMA en busca de discos de gas molecular que giran alrededor de agujeros negros gigantes para poder analizarlos‚ÄĚ, indic√≥ Aaron Barth, de la Universidad de California, quien es coautor del estudio. ‚ÄúNGC 3258 es el mejor objeto que hemos encontrado porque podemos analizar la rotaci√≥n del disco m√°s cerca del agujero negro que en cualquier otra galaxia‚ÄĚ, a√Īadi√≥.

As√≠ como la gravedad hace que la Tierra orbite alrededor del Sol m√°s r√°pido que Plut√≥n, la parte interna del disco de NGC 3258 gira m√°s r√°pido que la parte externa debido a la gravedad del agujero negro. Los datos de ALMA muestran que la velocidad de rotaci√≥n del disco sube de 1 mill√≥n de kil√≥metros por hora en la parte externa, a unos 500 a√Īos luz del agujero negro, a m√°s de 3 millones de kil√≥metros por hora cerca del centro, a una distancia de apenas 65 a√Īos luz del agujero negro.

Los investigadores calcularon la masa del agujero negro mediante un modelo de la rotación del disco que toma en cuenta la masa adicional de las estrellas presentes en la zona céntrica de la galaxia y otros detalles como la forma levemente estirada del disco de gas. La clara detección de este movimiento giratorio más rápido permitió a los investigadores calcular la masa del agujero negro con un margen de error inferior al 1%, aunque también estiman un margen adicional sistemático de 12 % debido a que no se conoce con demasiada precisión la distancia de NGC 3258. Sin embargo, aun tomando en consideración este margen adicional, esta es una de las mediciones de masa de agujero negro más precisas que se hayan realizado fuera de la Vía Láctea.

‚ÄúEl pr√≥ximo desaf√≠o consistir√° en encontrar m√°s ejemplos de discos giratorios casi perfectos como este para que podamos aplicar este m√©todo de medici√≥n a una muestra m√°s grande de galaxias‚ÄĚ, concluy√≥ Boizelle. ‚ÄúCon m√°s observaciones de ALMA con este nivel de precisi√≥n podremos entender mejor el crecimiento de las galaxias y los agujeros negros en distintas etapas de evoluci√≥n del Universo‚ÄĚ, enfatiz√≥.

ALMA realizó la medición más precisa hasta ahora del gas frío rotando alrededor de un agujero negro supermasivo; el gigante cósmico al centro de la galaxia elíptica NGC 3258. En la siguiente imagen, la elipse multicolor muestra el movimiento del gas orbitando el agujero negro: en azul el gas se acerca a nosotros y en rojo el gas se aleja. El recuadro interno representa la forma en que la velocidad orbital varía en función de la distancia al agujero negro. Los científicos encontraron que giraba más rápido al acercarse al agujero negro, lo que les permitió determinar con precisión su masa: 2,25 mil millones de masas solares.

ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Boizelle; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello; Hubble Space Telescope (NASA/ESA); Carnegie-Irvine Galaxy Survey
ALMA (ESO/NAOJ/NRAO), B. Boizelle; NRAO/AUI/NSF, S. Dagnello; Hubble Space Telescope (NASA/ESA); Carnegie-Irvine Galaxy Survey
Tendencias Ahora