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El centro de la Galaxia

 

 

 

 

 

 

 

 

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Mapa de la Vía Láctea. Crédito: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt

 

El centro de la Galaxia

A causa de la extinción interestelar, es imposible estudiar el centro de la Galaxia en luz visible, y los astrónomos se sirven, pues, de observaciones en los campos de radio, infrarrojo, X y gamma. Éstos han revelado fenómenos muy complejos, en particular la presencia de uno de los cuerpos más exóticos de la astrofísica: un agujero negro supermasivo.

 

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Una imagen del centro galáctico tomada por Chandra, el satélite de observación en rayos X. En el centro, percibimos a Sagitario A *, la fuente de radio casi puntual asociada al agujero negro central. La línea diagonal indica el plano de la Galaxia. Las zonas que aparecen rojizas son inmensas regiones de gas que se extienden sobre decenas de años-luz y se calientan a 20 millones de grados. Crédito: NASA/CXC/MIT/F.K.Baganoff y al.

La estructura Sagitario A

Las primeras observaciones de radio del centro de la galaxia, revelaron una estructura compuesta llamada Sagitario A. El elemento más grande de esta estructura, Sagitario A Este, tiene un diámetro de alrededor de 25 años-luz, y probablemente constituye el residuo de la explosión de una supernova hace algunas decenas de millares de años. Como las explosiones de supernova son muy raras, la presencia de un residuo exactamente en el centro de la Galaxia sugiere la posible intervención de otro cuerpo en el proceso.

El segundo elemento de la estructura, Sagitario A Oeste, tiene una forma más compleja. Se trata de un conjunto de tres pequeños brazos en forma espiral, cuyo tamaño total no supera los tres años-luz. En el centro de Sagitario A Oeste se encuentra una fuente de radio casi puntual llamada Sagitario A*. La forma espiral de Sagitario A Oeste sugiere que sus estrellas y su gas están en órbita alrededor de esta fuente central.

 

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Una imagen de la fuente compleja Sagitario A tomada por el VLA a una longitud de onda de seis centímetros. La gran estructura oval es Sagitario A Este, el residuo probable de una explosión de supernova. La estructura espiral a la derecha es Sagitario A Oeste, con la fuente casi puntual Sagitario A* en su centro. Crédito: Prof. K.Y. Lo, University of Illinois

La fuente Sagitario A*

La fuente de radio Sagitario A* fue detectada por primera vez en 1974 con la ayuda de un radio-interferómetro y ha sido objeto de numerosas observaciones. La medida del tamaño más reciente ha sido obtenida en 2008 por observaciones en interferometría de muy larga base (VLBI, siglas en inglés de Very Long Baseline Interferometry), haciendo colaborar telescopios situados en Hawai, Arizona y California a una longitud de onda de 1.3 milímetros. El tamaño angular de Sagitario A* es de 37 millonésimas de segundo de arco, o sea, un diámetro de 45 millones de kilómetros, aproximadamente la distancia mínima de Mercurio al Sol sobre su órbita.

La puesta en funcionamiento de telescopios gigantes desde los años noventa y la observación en el infrarrojo con la técnica de óptica adaptativa han permitido progresos espectaculares en el estudio del centro galáctico. Desde hace una quincena de años, estos telescopios son capaces de observar el movimiento preciso de las estrellas más próximas de Sagitario A* y analizar su órbita. Se puede, en particular, citar la estrella S2, cuyo período orbital es de 15 años, y su distancia mínima a Sagitario A* es de 17 horas-luz, o sea, aproximadamente 3 veces la distancia media Sol-Plutón.

A partir de la tercera ley de Kepler, se puede determinar la masa del cuerpo central alrededor del cual están en órbita estas estrellas: 4,3 millones de veces la masa del Sol. Este tipo de observación permite también obtener un límite máximo sobre el tamaño del cuerpo central, puesto que las estrellas están en órbita sin caer nunca sobre el cuerpo. El valor más reciente es de 6 horas-luz, o sea, ligeramente más que la distancia media Sol-Plutón.

 

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Un diagrama de 15 años de observaciones del centro galáctico en el infrarrojo con un campo de un segundo de arco. El fondo es una imagen tomada en 2010. Los puntos coloreados representan la posición media de 7 estrellas sobre 15 años sucesivos. La saturación de la tinta que aumenta con los años y las líneas coloreadas muestran la trayectoria estimada de cada estrella. La única explicación lógica para estas órbitas es la presencia de un agujero negro supermasivo (invisible en el infrarrojo) en el centro de la imagen. Crédito: Keck / UCLA Galactic Center Group

Un agujero negro supermasivo

Con nuestros conocimientos actuales, el único medio de explicar una cantidad de materia tan enorme en un espacio tan limitado es postular la presencia de un agujero negro supermasivo. Tal cuerpo, es matemáticamente equivalente a un agujero negro que proviene de la muerte de una estrella masiva, y tiene, pues, las mismas propiedades, por ejemplo, las distorsiones del espacio-tiempo en su vecindad. Por contra, su masa extrema implica evidentemente un modo de formación diferente que es todavía un tema de estudio muy activo. La relatividad general pone de manifiesto también que, contrariamente a su primo estelar, un agujero negro supermasivo no tiene necesidad de ser muy denso, y las fuerzas de marea en su vecindad no son muy intensas.

Tengamos en cuenta que la posición presumida del agujero negro supermasivo no está exactamente confundido con el de la fuente de radio Sagitario A*. Esta última, está probablemente creada por un chorro de materia que se escapa del disco de acreción alrededor del agujero negro, lejos del radio de Schwarzschild.

 

 

ASTRONOMÍA Y ASTROFÍSICA - ANTONIO HERAS - SON FERRER (CALVIÁ)

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