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Agujeros negros de masa intermedia
Escribir una entrada sobre agujeros negros puede ser peligroso. Primero porque son unos objetos tan curiosos que atraen a todo el mundo, además de ser en muchas ocasiones clave para historias de ciencia ficción. Segundo porque yo no soy un experto mundial en agujeros negros: mi tema de investigación es la formación estelar en galaxias. Tercero, porque uno puede empezar a hablar y hablar, bueno, a escribir y a escribir, buscar referencias y citar trabajos previos (sean de divulgación o científicos) y nunca parar. Por eso voy a intentar hacer esta historia breve y concisa. Espero que también sea clara.
Un agujero negro es un objeto tan masivo y compacto que la velocidad que necesitas para salir de él es mayor que la velocidad de la luz. Como nada en este Universo (al menos con la Física que tenemos ahora, y no me vengáis con los taquiones) puede superar o (en el caso de una partícula material) incluso alcanzar la velocidad de la luz, un rayo de luz que pudiera emitir este tipo de objetos volvería a caer hacia dentro, no volvería a salir. Nada puede salir. De ahí que se designaran "agujeros negros". Estos cuerpos son muy importantes tanto a la hora de entender la evolución de las estrellas masivas, como la propia evolución de las galaxias, e incluso la Cosmología.
Atendiendo a su masa, existen dos tipos básicos de agujeros negros. Por un lado tenemos agujeros negros que se han creado después de la muerte de las estrellas más masivas como supernovas. Estrellas que tuvieran una masa inicial de más de 25-30 veces la masa del Sol, después de quemar su combustible a un ritmo alocado en escasos millones de años y explotar como supernovas, terminan convirtiéndose en un agujero negro porque lo que queda del núcleo de la estrella muerta se ha condensado a un tamaño tan pequeño (kilómetros) y es tan masivo que ni la luz puede escapar de él. Estos son los agujeros negros estelares, los clásicos de toda la vida.
Pero existen otro tipo de agujeros negros: los que habitan en el centro de las galaxias. Estos objetos son unos verdaderos monstruos, tienen más de 1 millón de veces la masa del Sol, en algunos casos incluso alcanzando los miles de millones de masas solares. Son agujeros negros galácticos o agujeros negros súper-masivos. Estos objetos negros son los que "activan" los cuásares, las radiogalaxias, y otros tipos de galaxias con núcleos activos. Tienen una importancia vital a la hora de entender la evolución de las galaxias, dado que pueden hacer suprimir la formación estelar en las galaxias que los albergan, al destruir o expulsar lejos el gas que se necesita para crear nuevos soles. Nuestra propia Galaxia posee un agujero negro súper-masivo, justamente hoy ESO publica una nota de prensa que tiene como protagonista a este objeto.
La pregunta es ahora: si hay agujeros negros de baja masa (agujeros negros estelares) y agujeros negros súper-masivos (agujeros negros galácticos), ¿existen los agujeros negros de masa intermedia? Deberían existir tales objetos, porque la hipótesis que se tiene de la creación de los agujeros negros súper-masivos es por la acreeción de millones de agujeros negros estelares. Así, deberían existir agujeros negros con masas justo entro los dos extremos, esto es, de masas intermedias (miles o decenas de miles de veces la masa del Sol). No obstante, estos agujeros negros de masa intermedia son esquivos de observar, y han eludido a los astrónomos desde hace tiempo. Existen evidencias observacionales de que algunas galaxias enanas y galaxias espirales de baja masa poseen agujeros negros de masa intermedia. A estas pruebas hay que sumar el descubrimiento de un agujero negro de masa intermedia es la partes externas de una galaxia espiral. La investigación científica la ha liderado mi amiga y colega Mar Mezcua (ahora en Harvard Centre for Astrophysics de Boston, EE.UU., aunque hasta hace poco estaba en el Instituto de Astrofísica de Canarias(*), donde realizó casi todo el estudio científico).
Imagen de la galaxia espiral NGC 2276 combinando datos en óptico (rojo, verde azul), rayos X (rosa) y radio (en rojo dentro del recuadro). Los datos en rayos X provienen de observaciones en el satélite Chandra (NASA), los datos en radio corresponden a observaciones usando el "European Very Long Baseline Interferometry Network" (Red Europea de Interferometría de Muy Larga Base). La fuente detectada en radio (NGC 2276-3c) es un agujero negro de masa intermedia, con una masa de unas 50 mil veces la del Sol. Crédito: X-ray: NASA/CXC/SAO/M.Mezcua et al & NASA/CXC/INAF/A.Wolter et al; Optical: NASA/STScI and DSS; Inset: Radio: EVN/VLBI.
Mar (quien ha compartido alguna aventura astronómica conmigo en Australia) y sus colaboradores combinaron datos en rayos X (observaciones en el satélite Chandra de NASA) y datos en radio (usando la "European Very Long Baseline Interferometry Network", Red Europea de Interferometría de Muy Larga Base) para estudiar una zona muy concreta de la galaxia NGC 2276. Esta galaxia espiral a unos 100 millones de años luz de distancia, proyectada sobre la constelación boreal de Cefeo. En uno de los brazos espirales de NGC 2276 se encuentra una fuente ultraluminosa en rayos X (ULX por sus siglas en inglés, ultraluminous X-ray source) conocida como NGC 2276-3c (en realidad son 5 fuentes de rayos X muy cercanas, NGC 2276-3c es una de las componentes). A pesar de que se conocen cientos de objetos del tipo ULX su naturaleza aún no está clara, aunque al emitir en rayos X se asocian a fenómenos violentos, como agujeros negros. Las nuevas observaciones apuntan a que este objeto, que emite tanto en rayos X como en en ondas de radio, es un agujero negro de masa intermedia (IMBH por sus siglas en inglés, intermediate-mass black hole). El estudio combinado de los datos en rayos X y radiocontinuo ha permitido "pesar" este objeto, que tiene una masa de unos 50 000 soles.
Pero la sorpresa no acaba ahí. NGC 2276 es una galaxia con un ritmo de formación estelar relativamente elevado para su clase: ahora mismo está formando el equivalente a entre 5 y 15 estrellas de tipo Sol al año. Por comparación, el ritmo de formación estelar en la Vía Láctea (que es más grande que NGC 2276) no supera las 1 ó 2 veces la masa del sol al año. Ya se sabía que la razón de esta actividad es que NGC 2276 ha sufrido la colisión de una galaxia enana hace poco. De hecho su efecto también se ve en la imagen, dado que la morfología de la galaxia, sobre todo en su parte superior derecha, es bastante atípica, lo que sugiere que la galaxia enana ha sido engullida por NGC 2276. Pues bien, hay sospechas fundadas de que el agujero negro de masa intermedia encontrado aquí provenga en realidad de la galaxia enana. Este hallazgo es vital a la hora de comprender no sólo cómo evolucionan y crecen las galaxias, sino cómo se forman los agujeros negros súper-masivos después de que galaxias se fusionen y terminen también fusionando sus agujeros negros centrales.
El estudio científico de Mar Mezcua y colaboradores también revela que NGC 2276-3c ha producido un intenso chorro que emite en frecuencias de radio y que se extiende por más de 2000 años luz. Además, la región que rodea a esta intensa fuente, en un radio de 1000 años luz, no contiene estrellas masivas. Esto sugiere que el agujero negro de masa intermedia ha influido notablemente en sus alrededores: posiblemente el chorro ha limpiado esta zona de gas frío, inhabilitando la formación estelar.
Finalmente, las propiedades encontradas para NGC 2276-3c casan a la perfección a ser objetos a medio camino entre los agujeros negros súper-masivos y los agujeros negros estelares, proporcionando nuevas pistas a la hora de entender la evolución cosmológica tanto de galaxias como de agujeros negros.
¡Felicidades, Mar! ¡Y que la próxima vez me entere por ti y no por otros lados!
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- De galaxias azules y jóvenes a galaxias rojas y muertas (4 de febrero de 2015)
Más información
- Nota de prensa del Observatorio Europeo Austral: La mejor imagen obtenida hasta ahora de una nube de polvo que pasa junto al agujero negro del centro de la galaxia, 26 de marzo de 2015
- Nota de prensa de Chandra (NASA): NASA's Chandra Finds Intriguing Member of Black Hole Family Tree , 25 de febrero de 2015
- Nota de prensa de MPIfR: A Missing Link in the Family Tree of Cosmic Black Holes, 5 de marzo de 2015
- Artículo científico en astro-ph: The powerful jet of an off-nuclear intermediate-mass black hole in the spiral galaxy NGC 2276, M. Mezcua, T.P. Roberts, A.P. Lobanov, A.D. Sutton, 2015, MNRAS, en prensa.
(*) Por supuesto, la fuga de cerebros es una leyenda urbana...
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Comentarios
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1
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| De: Mar |
Fecha: 2015-03-28 10:35 |
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El blog está genial!! Qué bien explicado Ángel!! Muchas gracias!! La próxima te aviso con antelación :)
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2
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¡Me alegra mucho te gustara, Mar! Y felicidades de nuevo por el trabajazo y los preciosos resultados obtenidos. Nos vemos pronto, aquí (Oz), allí (USA), o en mitad (patria querida...)
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3
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| De: zoe |
Fecha: 2015-11-30 17:18 |
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Hola! Excelente blog y conocimientos! Me gustaria saber si tenes algun libro para recomendarme de algun autor en español o en ingles que hable de los cuasares. Gracias
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Hola Zoe, gracias por el comentario y las felicitaciones. Hay muchos libros que recogen aspectos de los cuásares (en el mismo Cosmos de Carl Sagan hablan de ellos), aunque de divulgación específica sobre ellos no creo. Hace poco escribí un artículo en Naukas sobre los cuásares, aquí lo tienes. Aparte de eso miraré más detalladamente lo de libros y te lo cuento.
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