sábado, 22 de junio de 2013

ALREDEDOR DE UN AGUJERO NEGRO LOS ASTRÓNOMOS ENCUENTRAN UNA POLVORIENTA SORPRESA


Esta imagen fue creada a partir de imágenes que forman parte del sondeo Digitized Sky Survey 2. Muestra la región del cielo que rodea a la galaxia activa NGC 3783 en la Constelación austral de Centaurus (El Centauro). La galaxia es la figura espiral que hay justo en el centro.
Crédito de la imagen: ESO / Digitized Sky Survey 2 / Acknowleddgement Davide de Martin

A lo largo de los últimos veinte años, los astrónomos han descubierto que casi todas las galaxias tienen un enorme agujero negro en su centro. Algunos de esos agujeros negros crecen atrayendo materia de su entorno y crean, durante el proceso, el objeto más energético del universo: los núcleos de galaxias activos (Active Galactic Nuclei, AGN). Las regiones centrales de estas brillantes centrales energéticas están rodeadas por un anillo en forma de rosca compuesto de polvo cósmico arrastrado del espacio circundante, algo similar a lo que ocurre cuando el agua forma un pequeño remolino alrededor del desagüe de un lavabo. Se creía que la mayor parte de la fuerte radiación infrarroja que provenía de los AGNs se originaba en esos roscos.
El polvo cósmico consiste en granos de silicatos y grafito — minerales abundantes también en la Tierra. El hollín de una vela es muy parecido al polvo cósmico de grafito, aunque el tamaño de los granos del hollín es diez o más veces más grande que los típicos granos de grafito cósmico.

 

Este vídeo corresponde a una  impresión artística mostrando el entorno de un agujero negro supermasivo situado en el centro de la Galaxia activa NGC 3783 en la Constelación austral Centaurus (El Centauro). Nuevas observaciones llevadas a cabo con el VLTI [Very Large Telescope Interferometer] del Observatorio Paranal de ESO, en Chile, han revelado, no solo la existencia de un toro de polvo caliente alrededor  del agujero negro, sino que además se ha descubierto la presencia de un viento de material frío en las regiones polares. Crédito: ESO / M.Kornmesser

Pero nuevas observaciones de una galaxia activa cercana llamada NGC 3783, empleando las capacidades del Interferómetro Very Large Telescope (VLT) instalado en el Observatorio Paranal de ESO, en Chile, han dado la gran sorpresa a un equipo de astrónomos. Pese a que el polvo caliente — que tiene una temperatura de entre 700 y 1000 grados Celsius — se encuentra tal y como esperaban en un toro [forma geométrica de un rosco], han descubierto grandes cantidades de polvo frío encima y debajo de este toro principal 
Recordemos que el VLT  se forma con la combinación de los cuatro Telescopios Unitarios de 8,2 metros, o de los cuatro Telescopios Auxiliares del VLT de 1,8 metros, que haciendo uso de la técnica conocida como interferometría, en la cual una sofisticada instrumentación combina la luz de varios telescopios en una sola observación permite, aún  cuando no produce imágenes, con esta técnica incrementar de forma espectacular el nivel de detalle que puede medirse en las observaciones resultantes, comparables a lo que podrían medirse con un telescopio espacial de unos 100 metros de diámetro. El gas más caliente fue captado utilizando el instrumento del AMBER VLTI en longitudes de onda del infrarrojo cercano y las nuevas observaciones a las que se hace mención utilizaron el instrumento MIDI en longitudes de onda de entre 8 y 13 micras en el infrarrojo medio.
El polvo recientemente descubierto forma una corriente de viento frío que sale del agujero negro. Este viento juega un importante papel en la compleja relación existente entre el agujero negro y su entorno. El agujero negro satisface su insaciable apetito alimentándose del material circundante, pero la intensa radiación que produce este proceso también parece estar eyectando material. Aún no está muy clara la forma en que estos dos procesos se asocian para permitir que los agujeros negros supermasivos crezcan y evolucionen en el interior de las galaxias, pero la presencia de un viento polvoriento añade una nueva pieza a este puzzle.
Otro miembro del equipo, Gerd Weigelt (Instituto Max-Planck de Radioastronomía, Bonn, Alemania), explica: “Combinando las capacidades únicas de los espejos del VLT con la interferometría somos capaces de recoger la suficiente cantidad de luz como para observar objetos débiles. Eso nos permite estudiar una región tan pequeña como la distancia que separa a nuestro Sol de su estrella más cercana, en una galaxia que se encuentra a decenas de millones de años luz. Actualmente, no hay otro sistema óptico o infrarrojo en el mundo capaz de emular estas capacidades”.
Estas nuevas observaciones pueden llevar a un cambio de paradigma en la comprensión de los AGN. Son evidencias directas de que el polvo está siendo eyectado por la fuerte radiación. Los modelos de distribución del polvo y los que muestran cómo crecen y evolucionan los agujeros negros supermasivos deberán tener en cuenta, a partir de ahora, estos nuevos efectos recién descubiertos.
El autor principal del artículo que presenta estos nuevos resultados, Sebastian Hönig (Universidad de California Santa Barbara, EE.UU,  y Christian-Albrechts-Universität zu Kiel, Alemania), dice: “Es la primera vez que hemos podido combinar observaciones detalladas en el infrarrojo medio del polvo frío (casi a temperatura ambiente) que rodea a un  AGN, con observaciones de casi la misma precisión del polvo muy caliente. Es también la mayor colección de datos interferométricos en el infrarrojo sobre AGNs  publicada hasta el momento” y concluye, “Ahora estoy ansioso por la puesta en funcionamiento de MATISSE, que nos permitirá combinar los Telescopios Unitarios del VLT de una sola vez y observar simultáneamente en el infrarrojo cercano y el infrarrojo medio proporcionándonos datos mucho más detallados”. MATISSE, es un espectrómetro en el infrarrojo medio-interferómetro, desarrollado  como instrumento de segunda generación para el VLTI que en la actualidad  se encuentra en fase de construcción.

La figura muestra a MATISSE en una disposición óptica 3D para el conjunto de cuatro vigas en el interior del criostato para la banda LM. Crédito: Matisse Consorcium

El objetivo de MATISSE es la reconstrucción de imágenes. Se extenderá el potencial astrofísicas de la VLTI mediante la superación de las ambigüedades existentes en la interpretación de las mediciones de visibilidad simples. MATISSE medirá relaciones de fase del cierre ofreciendo así una capacidad eficaz para la reconstrucción de imágenes. El rendimiento único de MATISSE se debe en parte a la existencia de los cuatro grandes aberturas del VLT [UT], que le permite empujar los limites de sensibilidad a los valores requeridos por los programas astrofísicos seleccionados, tales como el estudio de los núcleos galácticos activos y los discos protoplanetarios.
Por otra parte, el rendimiento evaluado de MATISSE está vinculado a la disponibilidad de los ATs que son reubicable en la posición en aproximadamente 30 estaciones diferentes que permiten la exploración del plano de Fourier con un máximo de 200 metros de longitud de línea base. Programas científicos clave que utilizan la cubierta ATs por ejemplo, la formación y evolución de los sistemas planetarios, el nacimiento de estrellas masivas, así como la observación del medio ambiente de alto contraste de estrellas calientes y evolucionadas.
Durante la Fase A, tres componentes de los sistemas planetarios se identifican para que MATISSE traiga una nueva perspectiva:
Los resultados de este trabajo se publican en la revista AstrophysicalJournal y en él se exponen las observaciones más detalladas hechas hasta el momento del polvo que rodea a este gigantesco agujero negro, y realizadas por el Interferómetro VLT de la ESO en Chile
Fuente: ESO 1327es / ESO-Matisse Consortium /