31 de octubre de 2007

Agujeros negros supermasivos dan forma a sus galaxias

Imagen: NASA

Los agujeros negros supermasivos pueden producir poderosos vientos que dan forma a una galaxia y determinan su propio crecimiento, confirma un grupo de científicos del Instituto de Tecnología de Rochester (RIT), en los Estados Unidos. El equipo del RIT, ha podido, por primera vez, observar el lanzamiento vertical de vientos rotatorios desde discos de gas brillante, conocidos como discos de acreción, que rodean a los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias.

Los hallazgos son reportados en el número del 1 de noviembre de 2007 de la revista Nature.

El flujo de gas hacia el agujero negro supermasivo, primero se acumula en un disco de acreción de giro rápido, el cual constituye el "motor" que forma un cuasar, un tipo de núcleo galáctico activo encontrado en algunas galaxias y que tiene una fuente de radiación extremadamente poderosa. "El gas que fluye desde la galaxia, alimenta al cuasar" señala el profesor asociado de Fisica Andrew Robinson, del RIT y autor del estudio. "El gas que fluye desde el cuasar regula el crecimiento del agujero negro y la formación de la galaxia".

El equipo de científicos del RIT constituido por Stuart Young, David Axon y Robinson, junto con los colegas James Hough y James Smith de la Universidad de Hertfordshire, en Inglaterra, estudiaron los vientos de gas provenientes del cuasar denominado PG 1700 +518, localizado en una galaxia a una distancia de 3 mil millones de años luz de la Tierra. Robinson y Smith obtuvieron datos usando el telescopio William Herschel, en las Islas Canarias.

Estudios previos habían señalado el rol critico que los vientos juegan en la parte inicial o activa de una galaxia, cuando el crecimiento del agujero negro supermasivo se basa en el gas de la nube que lo rodea y brilla luminosamente, brillando tanto como todas las estrellas de una galaxia. "Durante mucho tiempo se ha pensado que estos vientos son lanzados desde el disco de acreción, pero ahora, la idea ha sido basada en puros argumentos teóricos" señala David Axon, profesor y jefe del Departamento de Física del RIT.

"El equipo del RIT estudió a PG 1700+518 y demostró que el gas se mueve verticalmente en ambas direcciones del disco y también rota a una velocidad similar a la velocidad del disco de rotación -confirmación observacional directa de que el disco esta lanzando el viento. El estudio también ayuda a resolver el viejo misterio de cómo el disco de acreción viaja con su propio momento angular - una propiedad asociada con el movimiento rotacional que inhibe el flujo de gas hacia el interior del agujero negro, algo similar a mantener a la Tierra alrededor del Sol.

"Si esto no es removido, el momento angular puede parar completamente la acreción y apagar el cuasar" señala Young, un estudiante de doctorado del RIT y líder del trabajo denominado "The Rotating Wind of the Quasar PG 1700+518".

"Nuestro trabajo sugiere que el disco remueve algo de ese momento angular al lanzar el viento, permitiendo la acreción en primer lugar para producir el cuasar y permitir a la vez el crecimiento del agujero negro".

Los discos de acreción de cuasar son pequeños como para tomar imágenes directas de los mismos. El equipo de RIT confirma las teorías acerca de los vientos del cuasar al usar la técnica de polarimetría, que mide la polarización de la luz desde el cuasar, una propiedad que puede surgir cuando la luz o radiación electromagnética es reflejada o dispersada. Esta técnica da a los científicos vías para analizar fuentes astronómicas desde diferentes perspectivas. "Actualmente no podemos ver el disco de acreción", señala Robinson. "Podemos ver su radiación, pero no podemos ver su estructura. En una imagen, un cuasar se ve como una estrella, pero esto hace difícil confirmar las teorías por la observación".

"En los cuásares como PG 1700+518, nosotros creemos que la luz emitida por el disco de acreción se vuelve polarizada debido a su dispersión por parte de los electrones del viento, el proceso es similar a la dispersión de la luz solar por moléculas en la atmósfera de la Tierra, lo que hace que el cielo aparezca azul". Analizando cambios en la polarización de la luz con la longitud de onda, o la propiedad que determina el color, puede revelar información acerca de la estructura interna de la fuente de origen y los movimientos de la emisión y dispersión del gas. Durante los últimos 20 años, estudiando la luz polarizada desde un núcleo galáctico activo, ha permitido a los científicos darle sentido a una confusa variedad de diferentes tipos de galaxias activas.

"Cuando se ve un núcleo galáctico activo desde arriba, se ve una forma de galaxia activa", señala Robinson. La polarimetría puede aclarar que son lo mismo. Los científicos pensaron que eran diferentes tipos de galaxias activas. Ahora saben que son únicamente diferentes cuando los miramos bajo diferentes ángulos".

En la siguiente fase de la investigación, los científicos de RIT podrán analizar las propiedades de la polarización de la luz dispersada de muchos más objetos para aprender si estos poderosos vientos del disco son lanzados únicamente en una fase relativa de corta vida, cuando el agujero negro crece rápidamente, o si es lanzado únicamente por los cuásares, cuando tienen agujeros negros más masivos o por todos los núcleos galácticos activos.

"El proceso de polarización hace esto interesante debido a que puede discriminarse entre los ángulos y dar diferentes puntos de vista", señala finalmente Robinson.

(saa) (jg)

Más información en:
http://www.rit.edu/