Un equipo de científicos ha usado el telescopio Hubble para observar el disco de acreción de un quásar; un brillante disco de materia que está siendo lentamente absorbido por el agujero negro central de la galaxia. Su estudio hace uso de una novedosa técnica que usa lentes gravitatorios para dar un impulso enorme a la potencia del telescopio. La increíble precisión del método ha permitido a los astrónomos medir directamente el tamaño del disco y determinar la temperatura en diferentes partes de él.
HE 1104-1805, el quásar gravitatoriamente aumentado por una galaxia en primer plano (vista como una débil mancha en el centro de las dos imágenes del quásar). Crédito: NASA, ESA y J. Muñoz.
Un equipo internacional de astrónomos usó una nueva técnica para estudiar el brillante disco de material que rodea a un lejano agujero negro. Utilizando el Telescopio Espacial Hubble NASA/ESA, combinado con los efectos de lente gravitatorio provocados por estrellas en una lejana galaxia[1], el equipo midió el tamaño del disco y estudió los colores (y por lo tanto las temperaturas) de diferentes partes del disco.
Estas observaciones muestran un nivel de precisión equivalente a observar granos de arena individuales en la superficie de la Luna.
Aunque los agujeros negros en sí son invisibles, las fuerzas desatadas por ellos provocan algunos de los fenómenos más brillantes en el Universo. Los quásares –abreviación de “quasi-stellar”- son discos brillantes de materia que orbita agujeros negros supermasivos, calentándose y emitiendo radiación extremadamente brillante.
“El disco de acreción de un quásar tiene un tamaño típico de unos pocos días-luz, o aproximadamente 100.000 millones de kilómetros de diámetro, pero se encuentran a miles de millones de años-luz de distancia. Esto significa que, visto desde la Tierra, su tamaño aparente es tan pequeño que probablemente nunca tendremos un telescopio lo suficientemente poderoso como para ver directamente su estructura”, explica José Muñoz, el científico principal en este estudio.
Hasta ahora, el diminuto tamaño aparente de los quásares ha significado que la mayor parte de nuestro conocimiento acerca de su estructura interna ha estado basado en extrapolaciones teóricas, en lugar de observaciones directas.
Por lo tanto, el equipo usó un innovador método para estudiar el quásar: utilizó las estrellas en una galaxia intermedia como un microscopio de barrido para estudiar las características en el disco del quásar que de otro modo serían demasiado pequeñas para observarlas. Conforme estas estrellas se mueven a través de la luz del quásar, los efectos gravitatorios amplifican la luz proveniente de diferentes partes del quásar, dando información detallada del color de una línea que cruza a través del disco de acreción.
El equipo observó un grupo de quásares lejanos que son aumentados gravitatoriamente por la alineación de otras galaxias en el primer plano, produciendo varias imágenes del quásar.
Observaron las sutiles diferencias de color entre las imágenes, y los cambios en el color durante el tiempo que se realizaron las observaciones. Parte de estas diferencias de color son causadas por las propiedades del polvo en las galaxias intermedias: la luz proveniente de cada una de las imágenes aumentadas ha seguido un camino diferente a través de la galaxia, así que los distintos colores presentan información acerca del material dentro de la galaxia. La medición de la forma y medida en que el polvo de las galaxias bloquea la luz (conocido por los astrónomos como “ley de extinción”) a tales distancias es por sí mismo un importante resultado en el estudio.
En uno de los quásares que estudiaron, sin embargo, hay evidencia clara de que las estrellas en la galaxia intermedia pasaron a través del camino de la luz del quásar[2]. Al igual que el efecto gravitatorio debido a la galaxia intermedia completa puede curvar y amplificar la luz del quásar, las estrellas de la galaxia intermedia también pueden curvar y amplificar sutilmente la luz de diferentes partes del disco de acreción cuando pasan a través del camino seguido por la luz del quásar.
Mediante el registro de la variación del color, el quipo fue capaz de reconstruir el perfil del color a través del disco de acreción. Esto es importante debido a que la temperatura de un disco de acreción aumenta mientras más cerca se esté del agujero negro, y los colores emitidos por la materia se vuelven más azules conforme más caliente sea. Esto permitió al equipo medir el diámetro del disco de material caliente, y determinar cuán caliente es a diferentes distancias del centro.
Descubrieron que el disco mide entre cuatro y once días-luz de diámetro (aproximadamente 100.000 a 300.000 millones de kilómetros). Aunque esta medición muestra una gran incertidumbre, es una medición notablemente precisa para un objeto pequeño y tan lejano, y el método tiene un gran potencial para aumentar su precisión en el futuro.
“Este resultado es muy relevante, dado que implica que ahora somos capaces de obtener datos observacionales de la estructura de estos sistemas, en lugar de basarnos sólo en la teoría”, dice Muñoz.
“Las propiedades físicas de los quásares aún no se comprenden muy bien. Esta nueva capacidad de obtener mediciones observacionales, por lo tanto, abre una nueva ventana para ayudar a comprender la naturaleza de estos objetos”.
Notas:
[1] La gravedad curva la estructura del espacio-tiempo, y por lo tanto desvía los rayos de luz. Cuando un objeto se alinea justo detrás de otro, la gravedad del objeto que se encuentra en primer plano ‘curva’ la luz como un lente, un proceso llamado lente gravitatorio. Los lentes gravitatorios producen, generalmente, múltiples y distorsionadas imágenes del objeto distante. Este efecto es producido por objetos masivos como galaxias o cúmulos de galaxias, sin embargo, las estrellas individuales también pueden curvar la luz, aunque este efecto, llamado microlente gravitatorio, es mucho más sutil y sólo puede ser detectado midiendo cómo aumenta el brillo de la fuente por el efecto de lente.
[2] La galaxia lente en que se observó este fenómeno se llama [WKK93] G; el quásar aumentado tiene por nombre HE 1104-1805.
Fuente: Cosmo Noticias - Space Telescope
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