Crédito de imagen: ESO
Cumpliendo un viejo sueño de astrónomos, las observaciones con el interferómetro del telescopio muy grande (VLTI) en el Observatorio Paranal de ESO (Chile) ahora han permitido obtener una imagen clara del entorno inmediato del agujero negro en el centro de una galaxia activa . Los nuevos resultados se refieren a la galaxia espiral NGC 1068, ubicada a una distancia de aproximadamente 50 millones de años luz.
Muestran una configuración de polvo comparativamente cálido (aproximadamente 50 ° C) que mide 11 años luz de ancho y 7 años luz de espesor, con una zona interna más caliente (500 ° C), de aproximadamente 2 años luz de ancho.
Estas imágenes y observaciones espectrales confirman la teoría actual de que los agujeros negros en los centros de las galaxias activas están envueltos en una gruesa estructura de gas y polvo en forma de rosquilla llamada "toro".
Para este estudio pionero, el primero de su tipo de objeto extragaláctico por medio de interferometría infrarroja de línea de base larga, un equipo internacional de astrónomos [2] usó el nuevo instrumento MIDI en el Laboratorio VLTI. Fue diseñado y construido en colaboración entre institutos de investigación alemanes, holandeses y franceses [3].
Combinando la luz de dos telescopios de la unidad VLT de 8.2 m durante dos recorridos de observación en junio y noviembre de 2003, respectivamente, se logró una resolución máxima de 0.013 segundos de arco, que corresponde a aproximadamente 3 años luz a la distancia de NGC 1068. Espectros infrarrojos del Se obtuvieron la región central de esta galaxia que indica que el polvo calentado es probablemente de composición de aluminosilicato.
Los nuevos resultados se publican en un artículo de investigación que aparece en la edición del 6 de mayo de 2004 de la revista internacional de investigación Nature.
NGC 1068: una galaxia activa típica
Las galaxias activas se encuentran entre los objetos más espectaculares del cielo. Sus núcleos compactos (AGN = Active Galaxy Nuclei) son tan luminosos que pueden eclipsar a toda la galaxia; Los "cuásares" constituyen casos extremos de este fenómeno. Estos objetos cósmicos muestran muchas características de observación interesantes en todo el espectro electromagnético, que van desde la emisión de radio hasta la de rayos X.
Ahora hay mucha evidencia de que la central de energía de estas actividades se origina en agujeros negros supermasivos con masas de hasta miles de millones de veces la masa de nuestro Sol, cf. por ejemplo, ESO PR 04/01. El de la galaxia de la Vía Láctea tiene solo unos 3 millones de masas solares, cf. ESO PR 17/02. Se cree que el agujero negro se alimenta de un disco de acreción de gas y polvo que lo rodea. El material que cae hacia tales agujeros negros será comprimido y calentado a temperaturas tremendas. Este gas caliente irradia una enorme cantidad de luz, lo que hace que el núcleo activo de la galaxia brille con tanta intensidad.
NGC 1068 (también conocido como Messier 77) se encuentra entre las galaxias activas más brillantes y cercanas. Ubicada en la constelación de Cetus (La ballena) a una distancia de unos 50 millones de años luz, parece una galaxia espiral barrada bastante normal. Sin embargo, el núcleo de esta galaxia es muy luminoso, no solo en óptica, sino también en luz ultravioleta y de rayos X. Se requiere un agujero negro con una masa equivalente a aproximadamente 100 millones de veces la masa de nuestro Sol para dar cuenta de la actividad nuclear en NGC 1068.
Las observaciones del VLTI
En las noches del 14 al 16 de junio de 2003, un equipo de astrónomos europeos [2] realizó una primera serie de observaciones para verificar el potencial científico del instrumento MIDI recién instalado en el VLTI. También estudiaron la galaxia activa NGC 1068. Ya en este primer intento, fue posible ver detalles cerca del centro de este objeto, cf. ESO PR 17/03.
MIDI es sensible a la luz de una longitud de onda cercana a 10 μm, es decir, en la región espectral del infrarrojo medio ("infrarrojo térmico"). Con distancias entre los telescopios contribuyentes ("líneas de base") de hasta 200 m, MIDI puede alcanzar una resolución angular máxima (nitidez de imagen) de aproximadamente 0.01 segundos de arco. Igualmente importante, al combinar los haces de luz de dos telescopios de unidad VLT de 8,2 m, MIDI ahora permite, por primera vez, realizar interferometría infrarroja de objetos relativamente débiles fuera de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea.
Con su alta sensibilidad a la radiación térmica, MIDI es ideal para estudiar material en regiones muy oscuras cerca de un agujero negro central y calentado por su radiación ultravioleta y óptica. La energía absorbida por los granos de polvo se vuelve a irradiar a longitudes de onda más largas en la región espectral infrarroja térmica entre 5 y 100 m.
La región central en NGC 1068
Se obtuvieron observaciones interferométricas adicionales en noviembre de 2003 con una línea base de 42 m. Tras un análisis cuidadoso de todos los datos, la resolución espacial lograda (nitidez de la imagen) y los espectros detallados han permitido a los astrónomos estudiar la estructura de la región central de NGC 1068.
Detectan la presencia de una nube de polvo más interna, relativamente "caliente", calentada a aproximadamente 500 ° C y con un diámetro igual o menor que la nitidez de imagen alcanzada, es decir, aproximadamente 3 años luz. Está rodeado por una región más fría y polvorienta, con una temperatura de aproximadamente 50 ° C, que mide 11 años luz de ancho y aproximadamente 7 años luz de espesor. Esta es probablemente la nube central pronosticada en forma de disco que gira alrededor del agujero negro.
El grosor comparativo de la estructura observada (el grosor es ~ 65% del diámetro) es de particular relevancia ya que solo puede permanecer estable si se somete a una inyección continua de energía de movimiento ("cinética"). Sin embargo, ninguno de los modelos actuales de regiones centrales en galaxias activas proporciona una explicación convincente de esto.
Los espectros MIDI, que cubren el intervalo de longitud de onda de 8 a 13,5 μm, también proporcionan información sobre la posible composición de los granos de polvo. El componente más probable es el silicato de aluminio y calcio (Ca2Al2SiO7), una especie de alta temperatura que también se encuentra en las atmósferas exteriores de algunas estrellas súper gigantes. Aún así, estas observaciones piloto no pueden descartar de manera concluyente otros tipos de polvo no olivino.
Fuente original: Comunicado de prensa de ESO
