Por primera vez se ha detectado materia cayendo en un agujero negro al 30 por ciento de la velocidad de la luz, ubicado en el centro de la galaxia PG211 + 143, a 1.000 millones de años luz.
El equipo, dirigido por el profesor Ken Pounds de la Universidad de Leicester, utilizó datos del observatorio de rayos X XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea para observar el agujero negro. Sus resultados aparecen en un nuevo documento en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.
Los agujeros negros son objetos con campos gravitatorios tan fuertes que ni siquiera la luz viaja lo suficientemente rápido como para escapar de su alcance, de ahí el término ‘negro’. Son muy importantes en astronomía porque ofrecen la forma más eficiente de extraer energía de la materia. Como resultado directo, la acumulación de gas en los agujeros negros debe ser más poderosa que los fenómenos más energéticos del Universo.
El centro de casi todas las galaxias, como nuestra propia Vía Láctea, contiene un llamado agujero negro supermasivo, con masas de millones a miles de millones de veces la masa de nuestro Sol. Con la cantidad suficiente de materia cayendo en el agujero, estos pueden llegar a ser extremadamente luminosos, y se ven como un cuásar o un núcleo galáctico activo (AGN).
Sin embargo, los agujeros negros son tan compactos que el gas casi siempre gira demasiado para caer directamente. En cambio, orbita el agujero, acercándose gradualmente a través de un disco de acreción, una secuencia de órbitas circulares de tamaño decreciente. A medida que el gas gira en espiral hacia adentro, se mueve cada vez más rápido y se vuelve caliente y luminoso, convirtiendo la energía gravitacional en la radiación que observan los astrónomos.
Se supone a menudo que la órbita del gas alrededor del agujero negro está alineada con la rotación del agujero negro, perono hay una razón convincente para que este sea el caso. De hecho, la razón por la que tenemos verano e invierno es porque la rotación diaria de la Tierra no se alinea con su órbita anual alrededor del Sol.
Hasta ahora no ha quedado claro cómo la rotación desalineada podría afectar a la caída del gas. Esto es particularmente relevante para la alimentación de agujeros negros supermasivos ya que la materia (nubes de gas interestelar o incluso estrellas aisladas) puede caer desde cualquier dirección.
Usando datos de XMM-Newton, Pounds y sus colaboradores observaron los espectros de rayos X (donde los rayos X se dispersan por la longitud de onda) de la galaxia PG211 + 143. Este objeto se encuentra a más de mil millones de años luz de distancia en la dirección de la constelación de Coma Berenices, y es una galaxia Seyfert, caracterizada por un AGN muy brillante que resulta de la presencia del agujero negro masivo en su núcleo.
Los investigadores encontraron que los espectros estaban fuertemente desplazados al rojo, mostrando que la materia observada caía en el agujero negro a la enorme velocidad del 30% de la velocidad de la luz, o alrededor de 100.000 kilómetros por segundo. El gas no tiene casi ninguna rotación alrededor del agujero, y se detecta muy cerca en términos astronómicos, a una distancia de sólo 20 veces el tamaño del orificio (su horizonte de sucesos, el límite de la región donde el escape ya no es posible).
La observación concuerda estrechamente con el trabajo teórico reciente, también en Leicester y el uso de la instalación de supercomputadora Dirac del Reino Unido que simula el «desgarro» de los discos de acreción desalineados. Este trabajo ha demostrado que los anillos de gas pueden romperse y colisionar entre sí, cancelando su rotación y dejando que el gas caiga directamente hacia el agujero negro.
Pounds, del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Leicester, dijo: «La galaxia que estábamos observando con XMM-Newton tiene un agujero negro de 40 millones de masas solares, que es muy brillante y evidentemente está bien alimentado. De hecho, hace unos 15 años se detectó un poderoso viento que indica el agujero estaba siendo sobre-alimentado. Aunque tales vientos se encuentran ahora en muchos galaxias activas, PG1211 + 143 ha dado ahora otra primicia con la detección de materia sumergiéndose directamente en el propio agujero.’
Y continúa: «Hemos sido capaces de seguir un grupo tamaño de la Tierra de la materia alrededor de un día, ya que se retiró hacia el agujero negro, acelerando a un tercio de la velocidad de la luz antes de ser tragado por el agujero.»
Una nueva implicación de la nueva investigación es que la «acreción caótica» de discos mal alineados es probable que sea común para los agujeros negros supermasivos. Dichos agujeros negros girarían entonces lentamente, pudiendo aceptar mucho más gas y crecer sus masas más rápidamente de lo que generalmente se cree, proporcionando una explicación de por qué los agujeros negros que se formaron en el Universo temprano rápidamente ganaron masas muy grandes.
Fuente: europapress.es