Dragones espaciales: los investigadores observan el consumo de energía en los cuásares

Como un dragón hambriento, el agujero negro supermasivo en el centro del cuásar engulle materiales con apetito infinito. Estos materiales brillan brillantemente cuando se acumulan en un disco de acreción antes de finalmente deslizarse hacia el agujero negro. Fuera del disco de acreción, los materiales se bombean desde todas las direcciones hacia el centro para alimentar el agujero negro. Estos materiales se describen como entradas. Crédito: Imagen de CUI Jie, Universit of Science and Technoloy of China.

Los cuásares son las balizas más brillantes del Universo; brillando con magnitudes más luminosas que galaxias enteras y las estrellas que contienen. En el centro de esta luz, en el corazón de un quásar, los investigadores piensan que hay un agujero negro que todo lo consume. 

Los investigadores, por primera vez, han observado la velocidad acelerada a la que ocho cuásares consumen combustible interestelar para alimentar sus agujeros negros. Publicaron sus resultados el 4 de septiembre, en Nature. 

"Como las balizas fijas más luminosas del Universo, se cree que los cuásares están alimentados por un disco de acreción alrededor del agujero negro central", dijo Hongyan Zhou, autor del artículo y miembro de la facultad de la Universidad de Ciencia y Tecnología de China. Zhou también está afiliado al SOA Key Laboratory for Polar Science en el Polar Research Institute of China. 

Representación artística del disco de acreción en ULAS J1120 + 0641, un cuásar muy distante impulsado por un agujero negro supermasivo con una masa dos mil millones de veces mayor que la del Sol. Crédito: ESO / M. Kornmesser.

Zhou comparó el agujero negro con un dragón hambriento. 

"El agujero negro supermasivo en el centro del cuásar engulle una enorme cantidad de materiales cercanos, que brillan y brillan cuando constituyen un disco de acreción antes de finalmente deslizarse en el agujero negro", dijo Zhou. "Fuera del disco de acreción, los materiales se bombean continuamente desde todas las direcciones hacia el centro por gravedad para alimentar el agujero negro con un apetito infinito". 

Un disco de acreción es una masa de material en espiral centrada alrededor de una fuente monumental de material interestelar que consume gravedad; lo que los investigadores han teorizado es un agujero negro. Al igual que el agua se vacía de una bañera, el material gira mucho más rápido cuanto más se acerca al desagüe. 

"Creemos que este paradigma de agujeros negros en el centro de los quásares es exacto, pero las preguntas fundamentales siguen sin respuesta: ¿el disco de acreción está alimentado con masa externa? Si es así, ¿cómo?" Zhou dijo. 

El gas interestelar no se puede observar directamente, ya que su firma de radiación está abrumada por el brillo del disco de acreción. En cambio, los investigadores monitorean el gas que cae en el disco de acreción que puede pasar a través de su línea de visión. El gas produce una especie de eclipse entre la Tierra y el disco de acreción, proyectando líneas en el espectro de radiación del disco. 

Los investigadores utilizaron el efecto Doppler para medir estas líneas y observar la velocidad de la alimentación de gas en el disco, hacia el agujero negro. Un ejemplo clásico de efecto Doppler es cómo el tono de una sirena de policía cae una vez que pasa. Los astrónomos llaman a este paso el "desplazamiento al rojo" cuando miden la rapidez con que los gases se mueven hacia un objeto alejado de la Tierra. 

Zhou y su equipo midieron velocidades de 5.000 kilómetros por segundo. A modo de comparación, un avión de pasajeros viaja a menos de mil kilómetros por hora. 

"Una velocidad tan alta solo puede ser acelerada por la fuerte gravedad del agujero negro central", dijo Zhou. "Es comparable a cómo, en una lluvia de meteoritos, cuanto más se acercan los meteoritos al suelo, más rápido caen". 

En los cuásares que observó Zhou, los discos de acreción recibían una masa externa que caía rápidamente del espacio circundante. Los discos mismos crean entradas al agujero negro. 

Luego, Zhou y su equipo planean investigar exactamente cómo estos "dragones" del cuásar organizan y diferencian la masa externa de los discos de acreción a las entradas de combustible. Según Zhou, el esclarecimiento de este proceso podría informar mejor la comprensión de cómo se forman los cuásares, cuánto duran, cuándo y cómo terminan. 

Fuente: Universidad de Ciencia y Tecnología De China,