los telescopio espacial Hubble Es como un perro viejo que constantemente enseña a la comunidad astronómica nuevos trucos. En el transcurso de sus casi treinta años de funcionamiento, ha revelado datos vitales sobre la expansión del Universo, su edad, la Vía Láctea, los agujeros negros supermasivos (SMBH), otros sistemas estelares y exoplanetas, y los planetas del Sistema Solar. .
Más recientemente, un equipo internacional de investigadores que utilizan Hubble hizo un descubrimiento que no solo fue fascinante sino completamente inesperado. En el corazón de la galaxia espiral NGC 3147, vieron un delgado y arremolinado disco de gas que estaba precariamente cerca de un agujero posterior que tiene aproximadamente 250 millones de masas solares. El hallazgo fue una completa sorpresa ya que el agujero negro se consideraba demasiado pequeño para tener una estructura de este tipo a su alrededor.
Ubicada aproximadamente a 130 millones de años luz de la Tierra, NGC 3147 es una galaxia espiral con un SMBH relativamente pequeño en su núcleo. Las cosas
Como Stefano Bianchi - investigador de la Università
“Este es un vistazo intrigante a un disco muy cerca de un agujero negro, tan cerca que las velocidades y la intensidad de la atracción gravitacional están afectando la apariencia de los fotones de luz. No podemos entender los datos a menos que incluyamos las teorías de la relatividad ".
En galaxias más pequeñas como NGC 3147, no se supone que haya suficiente material capturado gravitacionalmente para alimentar a sus SMBH regularmente, convirtiéndolos efectivamente en "agujeros negros desnutridos". Como tal, la pequeña cantidad de material inflable que consumen probablemente se inflará y formará un toro en forma de rosquilla, en lugar de aplanarse en un disco delgado.
Por lo tanto, fue bastante sorprendente ver un disco que rodea el agujero negro en NGC 3147 que se asemeja a los más poderosos que se encuentran alrededor de SMBH mucho más grandes en el centro de galaxias extremadamente activas. Como Ari Laor, del Instituto Tecnológico Technion-Israel, explicó:
"Pensamos que este era el mejor candidato para confirmar que por debajo de ciertas luminosidades, el disco de acreción ya no existe. Lo que vimos fue algo completamente inesperado. Encontramos características de producción de gas en movimiento que podemos explicar solo como producidas por material que gira en un disco delgado muy cerca del agujero negro ".
Estas observaciones fueron particularmente sorprendentes ya que el equipo de investigación inicialmente seleccionó NGC 3147 para validar los modelos aceptados de galaxias. Estos modelos predicen que los discos de acreción se forman cuando el gas queda atrapado por un tirón gravitacional de SMBH. A medida que los discos ganan velocidad con la velocidad rotatonal del agujero negro, comienzan a emitir luz intensa, produciendo un nuclear brillante conocido como cuásar.
Sin embargo, una vez que se introduce menos material en el disco, comienza a descomponerse y se vuelve más débil. Cuando el equipo miró a NGC 3147, esperaban ver una galaxia activa de menor luminosidad con un agujero negro desnutrido. Como Bianchi explicó:
“El tipo de disco que vemos es un cuásar reducido que no esperábamos que existiera. Es el mismo tipo de disco que vemos en objetos que son 1,000 o incluso 100,000 veces más luminosos. Las predicciones de los modelos actuales para la dinámica de los gases en galaxias activas muy débiles claramente fallaron ".
Como se señaló, debido a que el disco está tan profundamente incrustado en el intenso campo gravitacional del agujero negro, la luz del disco de gas se modifica de acuerdo con la Teoría de la Relatividad General de Einstein. Esta teoría describe cómo se altera la curvatura del espacio-tiempo en presencia de un campo gravitacional, que incluso puede afectar el comportamiento de la luz (que se describe en la Teoría de la relatividad especial de Einstein).
Basado en sus observaciones con el Espectrógrafo de Imágenes del Telescopio Espacial (STIS) del Hubble, el equipo determinó que el material en el disco se movía a más del 10% de la velocidad de la luz. A estas velocidades extremas, el material en el disco parecía iluminarse mientras viajaba hacia la Tierra por un lado y se atenuaba a medida que se alejaba por el otro (un efecto conocido como emisión relativista).
Las observaciones del Hubble también mostraron que el gas está tan incrustado en el pozo gravitacional del agujero negro que la longitud de onda de la luz se está estirando, haciendo que parezca más roja. Gracias a la resolución nítida de STIS, el equipo pudo aislar la tenue luz proveniente de la región del agujero negro y bloquear la luz contaminante. Como dijo Chiaberge:
"Sin Hubble, no habríamos podido ver esto porque la región del agujero negro tiene una baja luminosidad. Las luminosidades de las estrellas en la galaxia eclipsan cualquier cosa en el núcleo. Entonces, si lo observas desde el suelo, estás dominado por el brillo de las estrellas, que ahoga la débil emisión del núcleo ".
El equipo espera aprovechar este último descubrimiento utilizando el Hubble para buscar discos compactos similares alrededor de agujeros negros de baja luminosidad. Si tiene éxito, los descubrimientos resultantes proporcionarán a los astrónomos oportunidades adicionales para ver la relatividad en acción.
El estudio que describe las observaciones del equipo apareció recientemente en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society.
