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Agujero negro detrás de un anillo cósmico de polvo

Investigadores observan el centro de la galaxia activa NGC 1068

21. Febrero 2022

En el corazón de la galaxia NGC 1068 se esconde un agujero negro supermasivo, escondido detrás de una nube de polvo cósmico. Utilizando el Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (ESO), un equipo internacional de astrónomos ha presentado esta trampa de gravedad supermasiva. Los investigadores, incluidos científicos de los Institutos Max Planck de Astronomía y Radioastronomía, obtuvieron nuevos conocimientos sobre los mecanismos de los núcleos galácticos activos, algunos de los objetos más brillantes y enigmáticos del universo. También confirmaron una teoría de hace 30 años.

Los Núcleos Galácticos Activos (AGN) son fuentes extremadamente energéticas alimentadas por agujeros negros supermasivos ubicados en el centro de ciertas galaxias. Los agujeros negros centrales son alimentados por grandes cantidades de polvo cósmico y gas. Bajo el hechizo de la gravedad, el material gira en espiral hacia el monstruo de masas. Enormes cantidades de energía se liberan en el proceso, a menudo literalmente empequeñeciendo la luz de todas las estrellas de la galaxia.



Polvo en el centro: esta imagen, capturada con el instrumento Matisse en el Interferómetro del Very Large Telescope de ESO, muestra la región interior de la galaxia activa NGC 1068. Los núcleos galácticos activos son fuentes extremadamente energéticas alimentadas por agujeros negros supermasivos. Al hacer observaciones extraordinariamente detalladas del centro activo de esta galaxia, un equipo de astrónomos detectó un grueso anillo de polvo cósmico y gas que ocultaba un agujero negro supermasivo. El punto negro muestra la posición más probable del agujero negro, mientras que las dos elipses muestran la extensión, vista en proyección, del grueso anillo de polvo interior (discontinuo) y el disco de polvo extendido.


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Polvo en el centro: esta imagen, capturada con el instrumento Matisse en el Interferómetro del Very Large Telescope de ESO, muestra la región interior de la galaxia activa NGC 1068. Los núcleos galácticos activos son fuentes extremadamente energéticas alimentadas por agujeros negros supermasivos. Al hacer observaciones extraordinariamente detalladas del centro activo de esta galaxia, un equipo de astrónomos detectó un grueso anillo de polvo cósmico y gas que ocultaba un agujero negro supermasivo. El punto negro muestra la posición más probable del agujero negro, mientras que las dos elipses muestran la extensión, vista en proyección, del grueso anillo de polvo interior (discontinuo) y el disco de polvo extendido.


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Desde el descubrimiento de estos objetos brillantes en la década de 1950, los astrónomos han estado desconcertados sobre los procesos involucrados. Ahora, un grupo liderado por Violeta Gámez Rosas de la Universidad de Leiden en los Países Bajos ha dado un paso decisivo para comprender estos AGN.

El equipo utilizó el instrumento Matisse de alta potencia en el Very Large Telescope de ESO para observar el centro de la galaxia NGC 1068 en la constelación de Cetus en longitudes de onda infrarrojas en el rango de 3 a 12 micrómetros. Los investigadores detectaron un grueso anillo de polvo cósmico y gas que ocultaba un agujero negro supermasivo.

Este descubrimiento es una evidencia importante para una teoría de 30 años de antigüedad que se considera el modelo estándar para AGN. Esto se debe a que hay diferentes tipos de estos núcleos galácticos activos. Mientras que algunos brillan intensamente en luz visible, otros, como la galaxia NGC 1068, parecen estar bastante suprimidos en luz óptica. Según el Modelo Estándar, todos los AGN tienen la misma estructura básica a pesar de estas diferencias: un agujero negro supermasivo rodeado por un grueso anillo de polvo.

Según la teoría, la diferencia en la apariencia del AGN depende de la orientación con la que veamos el agujero negro y su grueso anillo de polvo desde la Tierra, en otras palabras, cuánto oscurece el anillo o incluso cubre completamente el agujero negro desde nuestra vista.

En el caso de la galaxia NGC 1068, también conocida como Messier 77 o M 77, a 47 millones de años luz de distancia, los investigadores ya habían encontrado evidencia para apoyar el Modelo Estándar anteriormente, incluido el descubrimiento de polvo cálido en el centro. Sin embargo, persistían las dudas sobre si este polvo podría ocultar completamente un agujero negro, lo que explica por qué los AGN de este tipo brillan menos en la luz visible que otros.

"La naturaleza real de las nubes de polvo y su papel tanto en la alimentación del agujero negro como en la determinación de cómo se ve cuando se ve desde la Tierra han sido preguntas centrales en los estudios de AGN en las últimas tres décadas", dice la líder del equipo, Violeta Gámez Rosas. Los resultados ahora obtenidos podrían conducir a una mejor comprensión de cómo funciona AGN y también ayudarnos a comprender mejor la historia de nuestra Vía Láctea, que alberga un agujero negro supermasivo que puede haber sido muy activo en el pasado.

Con el instrumento Matisse, los astrónomos han obtenido una imagen detallada de la forma y estructura del polvo cósmico en el centro de NGC 1068: aparece como un grueso anillo interior y un disco externo extendido. Las observaciones también permitieron determinar la posición del agujero negro con bastante precisión. Con todo, los resultados respaldan el modelo estándar descrito.

"Establecimos la posición del agujero negro a partir de la combinación de la distribución de la intensidad infrarroja, la distribución de la temperatura del polvo, determinada por primera vez, y con la ayuda de imágenes en el rango de ondas de radio", dice Gerd Weigelt, director del Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn. Su colega Thomas Henning, director del Instituto Max Planck de Astronomía en Heidelberg, añade: "Con Matisse, pudimos por primera vez obtener imágenes en el infrarrojo térmico con una resolución espacial 10 veces mayor que antes".

Y: "El rendimiento mejorado es crucial para confirmar la suposición de que el núcleo activo de la galaxia NGC 1068 está rodeado por un toro de polvo", dice Henning. Su instituto fue fundamental en la construcción del espectro-interferómetro, y el Instituto Max Planck de Radioastronomía también contribuyó.

Gerd Weigelt echa un vistazo al futuro: "Las observaciones futuras con el instrumento Matisse con baja y además también alta resolución espectral nos permitirán estudiar la estructura de los centros galácticos activos en varias longitudes de onda importantes".

 
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