19 sept. 2016

Un agujero negro regresa a la sombra

Mrk1018, un agujero negro supermasivo situado en el corazón de una galaxia lejana, ha cambiado de apariencia por segunda vez en treinta años. Un estudio acaba de demostrar que su último cambio se debe a la escasez de materia en el entorno del agujero negro. Sin gas que absorber, el brillo del agujero negro desciende.

Imagen de la galaxia Mrk1018 tomada por el instrumento MUSE del Very Large Telescope (ESO). Los débiles arcos que rodean la galaxia se deben a la fusión con otra galaxia en un pasado reciente. / ESO / CARS Survey




Los núcleos activos de galaxias son uno de los objetos más energéticos del universo, y pueden emitir de forma continuada más de cien veces la energía de todas las estrellas de la Vía Láctea. Son la manifestación de la existencia de un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia huésped y en función de tipo de luz que emitan, se clasifican en diversos tipos. Ahora, un grupo de investigadores ha resuelto el caso de Mrk1018, un núcleo activo que ha cambiado de clasificación por segunda vez y que, tras treinta años brillando intensamente, ha regresado a la sombra.

La estructura de un núcleo activo de galaxia (AGN, por sus siglas en inglés) consiste en un agujero negro, de hasta miles de millones de masas solares, rodeado de un disco de gas que lo alimenta y que, en su proceso de caída, libera gran cantidad de energía.

"Los AGNs tienen, además, una estructura de polvo con forma de rosquilla a su alrededor que afecta a nuestra visión de ellos: si vemos el AGN de frente detectaremos la emisión del gas cayendo, y veremos por lo tanto un objeto muy brillante, en tanto que si vemos el AGN de canto las nubes de polvo ocultarán la región central y obtendremos una señal más débil", señala Miguel Ángel Pérez-Torres, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSCI) que participa en el estudio.

Núcleos activos mutantes

Dependiendo de su orientación, los núcleos activos se clasifican en distintas categorías (de tipo 1 si lo vemos de frente o 2 si lo observamos de canto). Y, aunque se han documentado algunos casos aislados en los que un AGN cambia de tipo con el tiempo, el objeto Mrk1018 ha supuesto una sorpresa ya que ha cambiado de tipo por segunda vez y, además, ha podido estudiarse con un detalle sin precedentes.

"A finales de los años 70, la luz de Mrk1018 correspondía a un núcleo activo de tipo 2, pero en 1981-1982 aumentó su brillo y cambió drásticamente al tipo 1. Y, tras estar así durante casi treinta años, ahora ha vuelto a cambiar al tipo 2 y realizado así un ciclo completo de transformación", explica Pérez-Torres.

Existen varias posibilidades para explicar este cambio de apariencia, como el efecto de una nube de gas que atenuaría el brillo que observamos (un efecto similar al de la niebla en la tierra), o la destrucción de una estrella que hubiera pasado muy cerca del agujero negro, lo que habría generado primero un aumento repentino del brillo y después un descenso a lo largo de los años.

Sin embargo, observaciones muy detalladas del telescopio espacial Hubble (ESA / NASA) han permitido descartar ambas opciones y apuntan a que el regreso a la sombra de Mrk1018 se debe a que las regiones en torno al agujero negro carecen de gas para alimentarlo.

Cantidad de gas absorbida

Los investigadores han calculado cuánto menos 'come este agujero negro. "Como conocemos la masa del agujero negro, que asciende a unos cien millones de soles, hemos podido calcular la cantidad de gas que absorbe Mrk1018, que durante los últimos treinta años ha sido de cinco centésimas de masas solares por año. Ahora, sin embargo, ha disminuido hasta las cinco milésimas de sol por año", apunta Pérez-Torres.

Además, el trabajo ha puesto de manifiesto que la escasez de material en el entorno del agujero negro podría deberse a la interacción con un segundo agujero negro supermasivo, una posibilidad factible dado que la galaxia es producto de una fusión de dos galaxias menores, ambas con un agujero negro supermasivo en su centro.

Los investigadores han contado con observaciones del Very Large Telescope (ESO) y de los telescopios espaciales Hubble y Chandra (NASA), ya están realizando un seguimiento de Mrk1018 con radiotelescopios de muy larga base, que permitirán estudiar en detalle las regiones cercanas al agujero negro.

Este descubrimiento, realizado en el marco de la muestra CARS (Muestra de Referencia de AGNs Cercanos), permitirá ahondar en el conocimiento de los núcleos activos de galaxias y en la física que rige la relación entre los agujeros negros y sus discos de acrecimiento.

Fuente: Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC)

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