Como si los agujeros negros no fueran lo suficientemente misteriosos, los astrónomos que utilizan el Telescopio Espacial Hubble de la NASA han encontrado un inesperado disco delgado de material girando furiosamente alrededor de un agujero negro supermasivo en el corazón de la magnífica galaxia espiral NGC 3147, ubicada a 130 millones de años luzlejos.
El enigma es que el disco no debería estar allí, según las teorías astronómicas actuales. Sin embargo, la presencia inesperada de un disco tan cerca de un agujero negro ofrece una oportunidad única para probar las teorías de la relatividad de Albert Einstein. La relatividad general describe la gravedadya que la curvatura del espacio y la relatividad especial describen la relación entre el tiempo y el espacio.
"Nunca hemos visto los efectos de la relatividad general y especial en luz visible con tanta claridad", dijo Marco Chiaberge, de la Agencia Espacial Europea, y el Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial y la Universidad Johns Hopkins, ambos en Baltimore, Maryland, un miembro del equipo que realizó el estudio Hubble.
"Esta es una mirada intrigante a un disco muy cerca de un agujero negro, tan cerca que las velocidades y la intensidad de la atracción gravitacional están afectando la apariencia de los fotones de luz", agregó el primer autor del estudio, Stefano Bianchi de Universitàdegli Studi Roma Tre, en Roma, Italia. "No podemos entender los datos a menos que incluyamos las teorías de la relatividad".
Los agujeros negros en ciertos tipos de galaxias como NGC 3147 están desnutridos porque no hay suficiente material gravitacionalmente capturado para alimentarlos regularmente. Por lo tanto, la fina capa de material que cae se hincha como una rosquilla en lugar de aplanarse en un disco en forma de panquequePor lo tanto, es muy desconcertante por qué hay un disco delgado que rodea un agujero negro muerto de hambre en NGC 3147 que imita discos mucho más potentes que se encuentran en galaxias extremadamente activas con agujeros negros monstruosos y repletos.
"Pensamos que este era el mejor candidato para confirmar que debajo de ciertas luminosidades, el disco de acreción ya no existe", explicó Ari Laor del Instituto de Tecnología Technion-Israel ubicado en Haifa, Israel. "Lo que vimos fue algocompletamente inesperado. Encontramos características de producción de gas en movimiento que solo podemos explicar como producidas por material que gira en un disco delgado muy cerca del agujero negro ".
Los astrónomos seleccionaron inicialmente esta galaxia para validar modelos aceptados sobre galaxias activas de baja luminosidad, aquellas con agujeros negros que están en una dieta de material escasa. Los modelos predicen que se forma un disco de acreción cuando un negro atrapa grandes cantidades de gasfuerte atracción gravitacional del agujero. Esta materia que cae emite mucha luz, produciendo un faro brillante llamado cuásar, en el caso de los agujeros negros mejor alimentados. Una vez que se introduce menos material en el disco, comienza a descomponerse y se vuelve más débil, y cambia la estructura.
"El tipo de disco que vemos es un cuásar reducido que no esperábamos que existiera", dijo Bianchi. "Es el mismo tipo de disco que vemos en objetos que son 1,000 o incluso 100,000 veces más luminosos. Las prediccionesde los modelos actuales para la dinámica de gases en galaxias activas muy débiles claramente fallaron "
El disco está tan profundamente incrustado en el intenso campo gravitacional del agujero negro que la luz del disco de gas se modifica, de acuerdo con las teorías de la relatividad de Einstein, dando a los astrónomos una visión única de los procesos dinámicos cercanos a un agujero negro.
Hubble registró material girando alrededor del agujero negro mientras se movía a más del 10% de la velocidad de la luz. A esas velocidades extremas, el gas parece brillar a medida que viaja hacia la Tierra por un lado, y se atenúa a medida que se aleja de nuestroplaneta en el otro lado un efecto llamado emisión relativista. Las observaciones de Hubble también muestran que el gas está tan arraigado en el pozo gravitacional que la luz está luchando por salir y, por lo tanto, parece estirada a longitudes de onda más rojas. La masa del agujero negro es de alrededor de 250millones de soles.
Los investigadores utilizaron el Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial de Hubble STIS para observar la materia que se arremolina en el interior del disco. Un espectrógrafo es una herramienta de diagnóstico que divide la luz de un objeto en sus muchas longitudes de onda individuales para determinar su velocidad, temperatura y otras características enuna precisión muy alta. Los astrónomos necesitaban la resolución nítida de STIS para aislar la tenue luz de la región del agujero negro y bloquear la luz estelar contaminante
"Sin Hubble, no hubiéramos podido ver esto porque la región del agujero negro tiene una baja luminosidad", dijo Chiaberge. "Las luminosidades de las estrellas en la galaxia eclipsan cualquier cosa en el núcleo. Así que si observandesde el suelo, estás dominado por el brillo de las estrellas, lo que ahoga la débil emisión del núcleo ".
El equipo espera usar el Hubble para buscar otros discos muy compactos alrededor de agujeros negros de baja potencia en galaxias activas similares.
El documento del equipo aparecerá en línea hoy en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society .
El equipo internacional de astrónomos en este estudio está formado por Stefano Bianchi Università degli Studi Roma Tre, Roma, Italia; Robert Antonucci Universidad de California, Santa Bárbara, California; Alessandro Capetti INAF - Osservatorio Astrofisico di Torino,Pino Torinese, Italia; Marco Chiaberge Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial y Universidad Johns Hopkins, Baltimore, Maryland; Ari Laor Instituto de Tecnología de Israel, Haifa, Israel; Loredana Bassani INAF / IASF Bolonia, Italia; Francisco Carrera CSIC-Universidad de Cantabria, Santander, España; Fabio La Franca, Andrea Marinucci, Giorgio Matt y Riccardo Middei Università degli Studi Roma Tre, Roma, Italia; y Francesca Panessa INAF Istituto di Astrofisica e Planetologia Spaziali, Roma,Italia.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Centro de vuelo espacial Goddard . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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