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La Gran Nube de Magallanes fotografiada por el Telescopio Espacial Spitzer de la NASA

 

Las primeras observaciones de agujeros negros supermasivos

Como para los agujeros negros de origen estelar, una observación directa y fehaciente de un agujero negro supermasivo es imposible, a causa de la naturaleza misma de estos cuerpos. Los astrónomos intentan, pues, obtener una prueba indirecta, buscando detectar el efecto del agujero negro supermasivo sobre su medio ambiente.

Las primeras tentativas fructuosas en este sentido se realizaron al principio de los años noventa. Imágenes de las regiones centrales de algunas galaxias, en particular Andrómeda, mostraron que el número de estrellas aumentaba fuertemente cuando se acercaba al centro. Esto podía interpretarse como el resultado de la presencia de un cuerpo extremadamente compacto, cuya gravedad atraía y concentraba las estrellas. Estas observaciones constituían el primer paso en la buena dirección, pero su precisión no era suficiente para hacerlas convincentes.

Las observaciones de M87

El verdadero avance tuvo lugar en 1994 gracias al telescopio espacial Hubble. Éste se interesó por M87, una galaxia elíptica gigante situada a 50 millones de años-luz y conocida desde hace tiempo por poseer un núcleo activo y chorros luminosos. Gracias a su alta resolución angular, es decir su capacidad para ver detalles muy finos, el telescopio espacial estuvo en condiciones de observar el disco de gas que rodeaba el agujero negro central. Apoyándose en el análisis espectral y en el efecto Doppler, también consigue mostrar la rotación del disco.

Las observaciones mostraron que la velocidad de rotación del disco aumentaba regularmente cuando se acercaba al centro, y alcanzaba un valor de 550 kilómetros por segundo. A partir de este resultado, fue posible determinar la masa del cuerpo central. En efecto, cuanto más rápida es la velocidad del disco, más fuertes deben ser la gravedad y la masa del objeto central para estar en condiciones de contrarrestar el efecto de la fuerza centrífuga. La aplicación de este método mostró que el objeto central debía tener alrededor de 2,4 mil millones de masas solares.

Al mismo tiempo, las observaciones mostraban que esta masa enorme debía estar concentrada en un espacio extremadamente reducido, probablemente de tamaño comparable al del sistema solar. Era cada vez más claro que el número de estrellas observadas en la región era demasiado escaso para ser el origen de esta masa. Había, así pues, en el centro de M87 un objeto muy pequeño, extremadamente masivo y no estelar. Se trataba exactamente de las propiedades que se podían esperar de un agujero negro supermasivo.

Estas observaciones constituían, pues, un argumento muy fuerte en favor de la existencia de estos cuerpos. Por supuesto, no constituían una verdadera prueba, ya que el objeto central no era observable. Sin embargo, la hipótesis del agujero negro era la más conservadora, y cualquier otra interpretación debía referirse a un cuerpo todavía más extraño.

 

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La galaxia elíptica gigante Messier 87, situada a 50 millones de años-luz, posee en su seno un núcleo activo. La galaxia misma contiene, sobre todo, viejas estrellas relativamente frías y parece, pues, roja. En azul aparece un chorro muy energético de electrones y otras partículas. Este chorro proviene del núcleo y emite sobre todo en azul y ultravioleta. Crédito: NASA/STScI

Las observaciones de M106 (NGC4258)

La segunda confirmación vino el mismo año, esta vez gracias a observaciones en el ámbito de radio. El objeto estudiado era NGC4258, una galaxia espiral situada aproximadamente a 25 millones de años-luz, conocida por presentar chorros de materia. Esta galaxia fue observada con la ayuda del VLBA, una red de 10 antenas de radio repartidas sobre el territorio de los Estados Unidos, y trabajando simultáneamente para dar imágenes a muy alta resolución. El objetivo del VLBA era allí aún el disco de materia en rotación alrededor del objeto central. Por el contrario, las observaciones se concentraban en la radiación máser del disco, el equivalente de la radiación láser óptica para las ondas de radio.

Las observaciones evidencian que la velocidad de rotación aumentaba cuando se acercaba al centro, y podía alcanzar un valor de 1000 kilómetros por segundo. Con estos valores, se estimaba la masa del objeto central en 40 millones de veces la del Sol, y su densidad debía ser diez mil veces superior a la de un cúmulo de estrellas normal. La interpretación más razonable era aún la presencia de un agujero negro supermasivo en el centro de NGC4258.

 

 

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

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