Astronomos averiguan las causas del aparente desplazamiento de un agujero negro supermasivo

Imagen de M87 tomada con WFC3 del HST (2016) con el filtro F814W. Se aprecian diferentes nudos a lo largo de su jet, incluyendo el primer nudo HST-1. Crédito: ESA

El estudio, llevado a cabo por dos investigadoras del Instituto de Astrofísica de Canarias, muestra que el "cambio de posición" observado en el núcleo de la galaxia M87 no se debe a un desplazamiento de su agujero negro supermasivo, sino a variaciones en la emisión de luz en el centro de la galaxia causada por los estallidos que salen de su jet, un flujo de materia relativista en forma de un haz estrecho, emitido desde el exterior del agujero negro en sí. 

Hoy en día los investigadores a menudo suponen que las galaxias masivas tienen un agujero negro supermasivo (SMBH) en sus núcleos. En los últimos años, se están buscando galaxias que puedan tener un SMBH desplazado de su posición de equilibrio. Entre los escenarios que podrían causar tal desplazamiento se encuentran la fusión de dos SMBH o la existencia de un par binario de SMBH, y encontrar un ejemplo nos daría información sobre la evolución de las galaxias, y sobre la frecuencia de la formación y de las fusiones de este tipo de objetos. 

Uno de los candidatos para un SMBH desplazado es la galaxia elíptica gigante M87, que contiene uno de los núcleos galácticos más cercanos y más estudiados (AGN). El trabajo previo sobre el desplazamiento del SMBH de M87 había dado resultados que eran muy diferentes entre sí y, por lo tanto, confusos. Sin embargo, un nuevo estudio, realizado por una estudiante de la Universidad de La Laguna, Elena López Návas, ha producido nuevos datos que sugieren que el SMBH en esta galaxia está en su posición de equilibrio, y que los desplazamientos encontrados previamente se debieron a variaciones en el centro de producción de luz, el "fotocentro" causado por los estallidos de su jet relativista, un flujo de material que es expulsado desde cerca de la superficie del agujero negro a velocidades cercanas a la de la luz. 

Displacements found (in milliarcseconds) compared to the date of observation of each image analyzed. There was an increase in displacement around 2005, the year of maximum emission at the first node of the jet, HST-1. Credit: Elena López

Para realizar esta investigación fue necesario analizar una gran cantidad de imágenes de alta resolución de M87 tomadas en diferentes momentos y con diferentes instrumentos en el Telescopio Espacial Hubble (HST) de la NASA / ESA y en el Very Large Telescope (VLT) de la ESA (Cerro Paranal, Chile). "En nuestro trabajo, hemos descubierto que SMBH ha estado en una posición muy estable durante los últimos 20 años; por el contrario, lo que ha cambiado es el centro de producción de luz, el "fotocentro" ", explica López, autora de este estudio, llevado a cabo como un trabajo de fin de Máster en Astrofísica, que acaba de publicarse en la revista Monthly Notices de la Royal Astronomical Society (MNRAS). 

“Ante estos resultados, nos dimos cuenta de que las imágenes que presentaban un desplazamiento del centro de la galaxia se tomaron en una época en la que M87 tuvo un gran estallido que pudo ser medido en todos los rangos del espectro electromagnético” agrega Almudena Prieto Escudero, coautora del artículo e investigadora del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). Este estallido tuvo lugar entre los años 2003 y 2007 en un nudo dentro del chorro conocido como HST-1, el nudo más cercano al núcleo de M87. Mientras duró este estallido, este nudo aumentó en brillo tanto que incluso eclipsó al núcleo mismo. “El análisis temporal de los desplazamientos del centro de la galaxia muestra que, ciertamente, el estallido está relacionado con el cambio de la posición del fotocentro - aclara la astrofísica-, sin embargo, después de este fenómeno, el fotocentro y el núcleo se reúnen ocupando el mismo lugar, por lo que deducimos que el núcleo y el agujero negro están siempre en la misma ubicación coincidiendo con el mínimo del potencial galáctico”. 

Estos nuevos datos han causado mucho interés en la comunidad astrofísica, porque estudiar la posición del SMBH en M87 es fundamental para comprender la evolución de esta galaxia y para el análisis de chorros en otros AGN. "Además, esta investigación nos recuerda que debemos ser muy cuidadosos cuando estudiamos fuentes variables que muestran irregularidades, como lo hace este enorme avión", advierte López, que ahora está trabajando con un contrato de investigación de capacitación en el IAC. 

Artículo: E. López-Navas y MA Prieto (2018). El desplazamiento del fotocentro-AGN: ¿M87 realmente alberga un agujero negro supermasivo desplazado ?, Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, sty2148, https://doi.org/10.1093/mnras/sty2148

Fuente: IAC, Elena López Navas,