martes, 20 de octubre de 2015

Galaxias de Nucleo Activo (1)

Enviado por Luis Lopez Avelino


Las galaxias activas son los objetos más luminosos del Universo. Todo indica que su alta luminosidad se debe a que tienen un hoyo negro gigante en el centro.

Las galaxias son conglomerados de estrellas, gas y polvo. Estos ingredientes giran alrededor de un centro atraídos por la gravedad global de todo este material. Hay galaxias de distintos tamaños, edades y formas. La nuestra, la Vía Láctea, es de forma espiral y tiene en el centro un bulbo donde se concentra el mayor número de estrellas. Como muchas galaxias, la Vía Láctea parece un huevo estrellado: la clara sería el disco espiral y la yema el bulbo brillante del centro. La posición del Sistema Solar en la galaxia no tiene nada de especial. Dista del centro un poco menos de tres quintas partes del radio galáctico y queda un poco por encima del plano medio de la galaxia. El Sol y su grupo de planetas giran alrededor del centro de la Vía Láctea junto con otros 100 000 millones de estrellas, dando una vuelta cada 250 millones de años. Durante toda su existencia el Sol ha dado sólo 25 vueltas completas a la galaxia.

Si dirigimos la vista al centro de la Vía Láctea, es decir, hacia el bulbo, nos encontramos con mayor concentración de estrellas, gas y polvo que dificultan ver directamente lo que hay en el centro porque absorben la luz visible. Por suerte podemos usar telescopios que captan luz de longitudes de onda que el polvo y el gas no pueden absorber. Por ejemplo, ondas infrarrojas. La longitud de onda es la distancia entre crestas consecutivas de una onda. En el mar sería la distancia entre las crestas de olas sucesivas. Si una ola encuentra en su camino una piedra, ésta no le impide seguir de largo porque la piedra es mucho más pequeña que la longitud de onda de la ola. En cambio cuando se interpone un obstáculo más grande —por ejemplo, una isla—, las olas chocan contra el obstáculo y no pueden continuar. El material que se encuentra entre nosotros y el centro de la galaxia prácticamente no absorbe la luz infrarroja porque las partículas de polvo son mucho más pequeñas que las ondas correspondientes a este tipo de luz. La radiación infrarroja puede viajar libremente sin que los granos de polvo la detengan.

Un equipo de astrónomos de Alemania, Estados Unidos, Israel y Francia, dirigido por el alemán Stefan Gillessen, realizó observaciones en infrarrojo de la región más central de la galaxia entre 2002 y 2008 con telescopios del Observatorio Europeo del Sur, localizados en Chile. Los resultados de Gillessen y su equipo fueron publicados en la revista Astrophysical Journal en 2009. Los astrónomos vieron que la posición de las estrellas era distinta en cada una de las imágenes. Con mucha dedicación y cuidado, midieron la posición de las estrellas y notaron que a lo largo de 16 años las estrellas se movían en órbitas bien definidas. Gillessen y sus colaboradores determinaron las trayectorias y velocidad de cerca de una decena de estrellas que giran alrededor del centro de la galaxia, y se sorprendieron de ver que, al parecer, estaban girando alrededor de nada —o, mejor dicho, estaban orbitando un objeto que no se veía—. A partir de las órbitas se puede inferir la masa del objeto central que tiene atrapadas a esas estrellas (en esencia, mientras más rápido giren éstas, mayor tiene que ser la masa del objeto que las está atrayendo). Otro equipo ya había estimado la masa del objeto central a partir de mediciones parciales de las órbitas. Gillessen y sus colaboradores refinaron este resultado. La masa del objeto central es de unas cuatro millones de veces la masa del Sol, lo que significa que el centro de nuestra galaxia alberga una masa 13 000 veces mayor que la estrella más masiva que se conoce hasta hoy (encontrada por el astrónomo británico Paul Crowther, de la Universidad de Sheffield, en 2010). Pero, además, esta gran masa está concentrada en una región menor que una unidad astronómica (la distancia media entre el Sol y la Tierra), lo que implica que el objeto debe ser extremadamente denso.

Los únicos objetos celestes con tales características son los hoyos negros. La investigación de Gillessen y sus colegas confirma que hay un hoyo negro gigante en el centro de nuestra galaxia.
Galaxias con hoyos

El centro de nuestra galaxia esta relativamente cerca (26 000 años luz) comparado con la distancia a otras galaxias (100 veces más lejos de nuestra vecina más cercana, la galaxia de Andrómeda). Podemos observar las estrellas que están cerca de él, medir sus órbitas y determinar la masa del objeto central. Pero ni con los más grandes telescopios actuales se puede hacer lo mismo para los centros de otras galaxias. La barrera de la distancia nos lo impide. Sin embargo, existe una técnica para estimar la masa central de otras galaxias, que consiste en medir la velocidad de las estrellas localizadas en el disco galáctico (la clara del huevo). Esto es posible gracias al efecto Doppler.

La luz, como el sonido, se propaga en forma de ondas. Cuando una fuente de sonido se mueve, un observador externo oye más agudas las ondas si la fuente se acerca y más graves si se aleja. En las ondas electromagnéticas como la luz visible lo que cambia es el color. El color de las estrellas que se acercan a nosotros se desplaza hacia el extremo azul de la gama de la luz visible, mientras que el color de las estrellas que se alejan se desplaza hacia el extremo rojo. Midiendo el desplazamiento (o corrimiento al rojo o al azul) podemos calcular la velocidad a la que se acercan o se alejan de nosotros. Las estrellas de un lado del huevo estrellado galáctico se verán desplazadas hacia el rojo y las del lado opuesto hacia el azul, lo que nos da una medida de la velocidad de rotación de la galaxia. Ésta, a su vez, nos permite estimar la masa central. Este procedimiento nos ha revelado que otras galaxias también tienen en el centro grandes concentraciones de masa, incluso mayores que las de la Vía Láctea.

Ciertas galaxias tienen, además, centros extremadamente luminosos y calientes. Se les llama galaxias activas, o galaxias de núcleo activo. El núcleo de una galaxia activa puede emitir más energía que el conjunto de todas las estrellas de esa galaxia. Esta gran luminosidad proviene de una región relativamente pequeña, cerca del tamaño del Sistema Solar. Desde lejos, esta región central pequeña que opaca con su brillo al resto de la galaxia se ve como una estrella brillante. ¿Qué puede estar generando esta intensa actividad en el centro de las galaxias activas?

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