20 de junio de 2013

La rosquilla sideral y el viento frío

Actualmente se sabe que muchas galaxias albergan en su interior un agujero negro supermasivo, esto es, el cadáver de una estrella que ha colapsado sobre sí misma condensando en un radio de unas 4 veces el del Sol una masa equivalente a varios cientos de millones de soles.

Algunos de estos agujeros, crecen engullendo materia de sus alrededores y forman lo que se conoce como AGN (Núcleo de Galaxia Activo, por sus siglas en inglés). Estos AGNs son los objetos más energéticos del universo conocido y están rodeados por una especie de rosquilla (técnicamente llamada toro) formada por granos de polvo de grafito y silicatos.

La rosquilla sideral

Se pensaba que la mayor parte de la radiación infrarroja de los AGN procedía de estos toros. Gracias a observaciones de la galaxia activa NGC 3783 con el interferómetro VLTI de ESO ubicado en el Observatorio Paranal (Chile), un equipo de astrónomos ha comprobado que, efectivamente, gran parte del polvo se encuentra en el toro a una temperatura de entre 700 y 1000º C. Pero también se han visto sorprendidos ya que comprobaron que existen grandes cantidades de polvo frío tanto encima como debajo de este toro principal.

Impresión artística del entorno del agujero negro supermasivo situado en el centro de la galaxia activa NGC 3783 situada en la constelación de Centaurus. Créditos: ESO/M. Kornmesser.

Los gases más calientes fueron captados con el instrumento AMBER del VLTI en longitudes de onda del infrarrojo cercano, mientras que la concentración de polvo frío la detectaron con el instrumento MIDI en el infrarrojo medio.

Según explica Sebastian Hönig, de la Universidad de Santa Bárbara en California (EE.UU) y de la Christian-Albrechts-Universität zu Kiel (Alemania), "es la mayor colección de datos interferométricos en el infrarrojo sobre AGNs publicada hasta el momento."

El secreto para obtener estos datos tan precisos es la unión de los cuatro telescopios unitarios de 8.2 metros del VLT para formar el VLTI llegando a resoluciones equivalentes a las que se obtendrían con un telescopio de 130 metros.

Imagen de la región del cielo que rodea a la galaxia activa NGC 3783 creada a partir de imágenes que forman parte del sondeo Digitized Sky Survey 2. La galaxia es la figura espiral que hay justo en el centro. Créditos: ESO/Digitized Sky Survey 2. Agradecimientos: Davide De Martin

Otro miembro del equipo, Gerd Weigelt, del Instituto Max-Planck de Radioastronomía (Bonn, Alemania), explica sobre el VLTI que "nos permite estudiar una región tan pequeña como la distancia que separa a nuestro Sol de su estrella más cercana, en una galaxia que se encuentra a decenas de millones de años luz". No en vano, el VLTI es actualmente el mejor sistema óptico capaz de llegar a esos niveles de precisión.

El viento frío

A través de la detección de estos granos de polvo, se ha descubierto que del agujero negro surge un viento frío de las regiones polares jugando un importante papel en la compleja relación entre el agujero negro y su entorno por lo que parece una especie de vía de doble sentido: el agujero negro se alimenta del material circundante, pero la intensa radiación a su vez eyecta material hacia el exterior.

Mapa de la constelación de Centaurus. La ubicación de la galaxia NGC 3783 viene marcada por un círculo rojo. Créditos: ESO, IAU and Sky & Telescope.

La pregunta ahora es: ¿Cómo los procesos de eyección-absorción se alían para hacer que los agujeros negros supermasivos crezcan? Una de las claves para responder son las motas de polvo recientemente descubiertas.
Ahora se tienen evidencias directas de eyecciones de polvo debido a la fuerte radiación procedente del AGN por lo que los modelos utilizados para simular crecimiento y evolución de agujeros negros supermasivos, a partir de ahora tendrán que tener en cuenta estos efectos recién descubiertos.
NOTA: 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.

El equipo está compuetso por S. F. Hönig (Universidad de California en Santa Barbara, EE.UU. [UCSB]; Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Alemania), M. Kishimoto (Instituto Max-Planck de Radioastronomía, Bonn, Alemania [MPIfR]), K. R. W. Tristram (MPIfR), M. A. Prieto (Instituto de Astrofísica de Canarias, Tenerife, España), P. Gandhi (Instituto de Ciencias del Espacio y la Astronáutica, Kanawaga, Japón; Universidad de Durham, Reino Unido), D. Asmus (MPIfR), R. Antonucci (UCSB), L. Burtscher (Instituto Max-Planck de Física Estraterrestre, Garching, Alemania), W. J. Duschl (Instituto de Física Teórica y Astrofísica, Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Alemania) y G. Weigelt (MPIfR).
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