Astrónomos chilenos logran perfeccionar método para medir la masa de los agujeros negros

Una investigación liderada por Julián Mejía, Doctor en Astronomía FCFM de la Universidad de Chile y Paulina Lira, académica de la misma institución e investigadora del Centro de Astrofísica CATA, estableció una manera práctica de corregir y reducir significativamente los errores de​l cálculos de masas de los agujeros neros. Además, el hallazgo permitirá una mayor comprensión de cómo se relacionan y las galaxias en las que habitan.

En la comunidad cientìfica, existe consenso en que cada galaxia contiene un agujero negro gigante en su centro, es decir un “agujero negro supermasivo”​. E​ste tipo de objeto tiene una masa superior a un millón de veces la masa del Sol. Hasta ahora el método más usado ​para determinar las masas de estos, ​consiste en analizar la radiación proveniente de las nubes de gas que se forman en las inmediaciones del disco que alimentan al agujero negro.

Este disco del agujero negro, es de un material incandescente que puede ser tan brillante como todas las estrellas de la galaxia en que se encuentra y que se forma cuando un agujero negro está ‘activo’, es decir, cuando está tragando material que cae en espiral hacia él. Sin embargo, la exactitud de este método depende en gran medida de la forma que están distribuidas las nubes de gas, información que casi siempre es desconocida. La investigación de los astrónomos podría cambiar esta realidad

Calculando masas de agujeros negros

El trabajo de los investigadores consistió en estudiar 40 cuásares, objetos lejanos que emiten grandes cantidades de energía, usando el espectrógrafo (X-shooter) del telescopio VLT ubicado en Cerro Paranal del Observatorio Europeo del Sur (ESO), ubicado en la Región de Antofagasta, Chile. Dicho instrumento es capaz de abarcar un rango muy amplio de longitudes de onda de manera simultánea, lo que permitió medir la emisión de los discos alimentadores de los agujeros negros. Así lo declaró  el Doctor Mejía.

Analizando la forma en que el disco emite radiación nos fue posible obtener las masas de los agujero negros. Por otro lado, la emisión de las nubes de gas también puede ser usada para determinar la masa, pero las medidas dependen fuertemente ​de​ la manera en que dichas nubes están distribuidas. Así entonces, nuestros datos nos permitieron ​calcular​​ de​ dos maneras distintas la cantidad de materia ​contenida en estos​​​ agujeros negros.

Dado que las masas obtenidas por medio del estudio de la emisión del disco no dependen de las propiedades de las nubes de gas, cuando comparamos ambas encontramos una manera simple de corregir los valores obtenidos a partir de la información de las nubes de gas, que es el método más comúnmente usado por los astrónomos. Además, pudimos obtener algunos indicios de la forma en que están distribuidas las nubes.

El análisis de los resultados permitió inferir que las nubes de gas circundantes al agujero negro están organizadas en una estructura plana y delgada, pudiendo estar  perturbadas por la intensidad de la radiación que proviene del disco. Una representación esquemática se muestra en la siguiente imagen:


El estudio se realizó en colaboración con el Doctor Benny Trakhtenbrot del Instituto ETH en Suiza, el Doctor Daniel Capellupo de la Universidad de McGill en Canadá y el académico de la Universidad de Tel Aviv, Hagai Netzer (Israel). “El nuevo método puede ayudar a desentrañar las conexiones entre los agujeros negros y las galaxias huéspedes cuando el universo era joven, esto es, cuando el universo tenía menos de 4000 millones de años”, consignó Netzer.

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