Gigantesco agujero negro expulsa polvo frío, en lugar de atraerlo (video)

Un agujero negro es una región finita del espacio en cuyo interior existe una concentración de masa lo suficientemente elevada y densa como para generar un campo gravitatorio tal que ninguna partícula material, ni siquiera la luz, puede escapar de ella, y se ubican por lo regular en el centro de las galaxias.

Sin embargo, el 20 de junio de 2013 fue presentado el agujero negro encontrado en una galaxia activa cercana, llamada NGC 3783, en el cual, pese a que el polvo caliente —que tiene una temperatura de entre 700 y 1000 grados Celsius— se encuentra en un toro (tal y como esperaban), han descubierto grandes cantidades de polvo frío encima y debajo de este toro (la forma geométrica de un rosco) principal.

El descubrimiento fue sorpresivo, porque hasta entones y en los últimos veinte años, los astrónomos habían encontrado que casi todas las galaxias tienen un enorme agujero negro en su centro. Algunos de esos agujeros negros crecen atrayendo materia de su entorno y crean, durante el proceso, el objeto más energético del universo: los núcleos de galaxias activos (Active Galactic Nuclei, AGN). Las regiones centrales de estas brillantes centrales energéticas están rodeadas por un anillo en forma de rosco compuesto de polvo cósmico [1] arrastrado del espacio circundante, algo similar a lo que ocurre cuando el agua forma un pequeño remolino alrededor del desagüe de un lavabo. Se creía que la mayor parte de la fuerte radiación infrarroja que provenía de los AGNs se originaba en esos roscos.

La observación del agujero negro de NGC 3783, se hizo empleando las capacidades del Interferómetro Very Large Telescope (VLTI) instalado en el Observatorio Paranal de ESO, en Chile [2], han dado una sorpresa a un equipo de astrónomos.

Con el VLTI en lugar de encontrar todo el brillante polvo rodeando al agujero negro en forma de toro, tal y como era de esperar, los astrónomos descubrieron que gran parte del mismo se encuentra encima y debajo del toro. Estas observaciones muestran que el polvo está siendo repelido del agujero negro hacia afuera en forma de vientos fríos —un sorprendente descubrimiento que pone en jaque las actuales teorías y nos revela cómo evolucionan e interactúan con su entorno los agujeros negros supermasivos- [3].

Tal y como explicó el autor principal del artículo que presenta estos nuevos resultados, Sebastian Hönig (Universidad de California Santa Barbara, EE.UU,  y Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Alemania), “Es la primera vez que hemos podido combinar observaciones detalladas en el infrarrojo medio del polvo frío (casi a temperatura ambiente) que rodea a un  AGN, con observaciones de casi la misma precisión del polvo muy caliente. Es también la mayor colección de datos interferométricos en el infrarrojo sobre AGNs  publicada hasta el momento”.

El polvo recientemente descubierto forma una corriente de viento frío que sale del agujero negro. Este viento debe jugar un importante papel en la compleja relación existente entre el agujero negro y su entorno. El agujero negro satisface su insaciable apetito alimentándose del material circundante, pero la intensa radiación que produce este proceso también parece estar eyectando material. Aún no está muy clara la forma en que estos dos procesos se alían para permitir que los agujeros negros supermasivos crezcan y evolucionen en el interior de las galaxias, pero la presencia de un viento polvoriento añade una nueva pieza a este puzle.

Estas nuevas observaciones pueden llevar a un cambio de paradigma en la comprensión de los AGN. Son evidencias directas de que el polvo está siendo eyectado por la fuerte radiación. Los modelos de distribución del polvo y los que muestran cómo crecen y evolucionan los agujeros negros supermasivos deberán tener en cuenta, a partir de ahora, estos nuevos efectos recién descubiertos.

Notas

[1] El polvo cósmico consiste en granos de silicatos y grafito — minerales abundantes también en la Tierra. El hollín de una vela es muy parecido al polvo cósmico de grafito, aunque el tamaño de los granos del hollín es diez o más veces más grande que los típicos granos de grafito cósmico.

[2] El VLTI se forma con la combinación de los cuatro Telescopios Unitarios de 8,2 metros, o de los cuatro Telescopios Auxiliares del VLT de 1,8 metros. Hace uso de la técnica conocida como interferometría, en la cual una sofisticada instrumentación combina la luz de varios telescopios en una sola observación. Aunque no produce imágenes, esta técnica incrementa de forma espectacular el nivel de detalle que puede medirse en las observaciones resultantes, comparables a lo que podría medir un telescopio espacial con un diámetro de unos 100 metros.

[3] El gas más caliente fue captado utilizando el instrumento del AMBER VLTI en longitudes de onda del infrarrojo cercano y las nuevas observaciones a las que se hace mención utilizaron el instrumento MIDI en longitudes de onda de entre 8 y 13 micras en el infrarrojo medio.

Información adicional

Esta investigación se presentó en el artículo titulado “Dust in the Polar Region as a Major Contributor to the Infrared Emission of Active Galactic Nuclei”, por S. Hönig et al., que aparece en la revista Astrophysical Journal del 20 de junio de 2013.

Video: ESO/M. Kornmesser