Hubble descubre un misterioso disco de agujero negro

Impresión artística del peculiar y fino disco de material que rodea un agujero negro supermasivo en el corazón de la galaxia espiral NGC 3147, ubicada a 130 millones de años luz de distancia. Crédito: ESA / Hubble, M. Kornmesser.

Astrónomos usando el Telescopio Espacial Hubble de la NASA / ESA han observado un inesperado disco delgado de material que rodea un agujero negro súper masivo en el corazón de la galaxia espiral NGC 3147, ubicada a 130 millones de años luz de distancia.

La presencia del disco de agujero negro en una galaxia activa de baja luminosidad sorprende a los astrónomos. Los agujeros negros en ciertos tipos de galaxias como NGC 3147 se consideran hambrientos ya que no hay suficiente material capturado gravitacionalmente para alimentarlos regularmente. Por lo tanto, es desconcertante que haya un disco delgado que rodea un agujero negro hambriento que imita los discos mucho más grandes que se encuentran en galaxias extremadamente activas.

De particular interés, este disco de material que rodea el agujero negro ofrece una oportunidad única para probar las teorías de la relatividad de Albert Einstein. El disco está tan profundamente incrustado en el intenso campo gravitatorio del agujero negro que la luz del disco de gas se altera, de acuerdo con estas teorías, dando a los astrónomos una visión única de los procesos dinámicos cercanos a un agujero negro.

"Nunca hemos visto los efectos de la relatividad general y especial en la luz visible con tanta claridad", dijo el miembro del equipo Marco Chiaberge de AURA para ESA, STScI y Johns Hopkins Univeristy.

Vista de arriba hacia abajo de la impresión de un artista del peculiar y delgado disco de material que rodea un agujero negro supermasivo en el corazón de la galaxia espiral NGC 3147, ubicada a 130 millones de años luz de distancia. Crédito: ESA / Hubble, M. Kornmesser.

Hubble midió que el material del disco giraba alrededor del agujero negro a más del 10% de la velocidad de la luz. A velocidades tan extremas, el gas parece brillar a medida que viaja hacia la Tierra, por un lado, y se atenúa a medida que se aleja de nuestro planeta por el otro. Este efecto se conoce como emisión relativista. Las observaciones del Hubble también muestran que el gas está incrustado tan profundamente en un pozo gravitacional que la luz está luchando por escapar, y por lo tanto parece estirada a longitudes de onda más rojas. La masa del agujero negro es alrededor de 250 millones de veces la del Sol.

"Esta es una visión intrigante de un disco muy cerca de un agujero negro, tan cerca que las velocidades y la intensidad de la fuerza gravitatoria afectan la forma en que vemos los fotones de luz", explicó el primer autor del estudio, Stefano Bianchi, de la Università degli Studi Roma Tre en Italia.

Una imagen del Telescopio Espacial Hubble de la galaxia espiral NGC 3147 aparece junto a la ilustración de un artista del agujero negro supermasivo que reside en el centro de la galaxia. Crédito: Hubble Imagen: NASA, ESA, S. Bianchi (Universidad Università degli Studi Roma Tre), A. Laor (Instituto de Tecnología Technion-Israel) y M. Chiaberge (ESA, STScI y JHU); Ilustración: NASA, ESA y A. Feild y L. Hustak (STScI).

Para estudiar la materia que se arremolina en lo profundo de este disco, los investigadores utilizaron el instrumento del Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial Hubble (STIS). Esta herramienta de diagnóstico divide la luz de un objeto en sus muchas longitudes de onda individuales para determinar la velocidad, la temperatura y otras características del objeto con una precisión muy alta. STIS fue esencial para observar efectivamente la región de baja luminosidad alrededor del agujero negro, bloqueando la brillante luz de la galaxia.

Los astrónomos seleccionaron inicialmente esta galaxia para validar los modelos aceptados sobre galaxias activas de baja luminosidad: aquellas con agujeros negros desnutridos. Estos modelos predicen que los discos de material deben formarse cuando una gran cantidad de gas queda atrapada por la fuerte fuerza gravitacional de un agujero negro, que luego emite mucha luz y produce una luz brillante llamada cuásar .

"El tipo de disco que vemos es un cuásar reducido que no esperábamos que existiera", explicó Bianchi. "Es el mismo tipo de disco que vemos en objetos que son 1000 o incluso 100 000 veces más luminosos. Las predicciones de los modelos actuales para galaxias activas muy débiles fallaron claramente".

El equipo espera usar el Hubble para buscar otros discos muy compactos alrededor de agujeros negros de baja luminosidad en galaxias activas similares.

Fuente: ESA/Hubble Information Centre