La masa de los agujeros negros supermasivos

Dibujo20141127 galaxy NGC 4151 - constellation Canes Venatici - central black hole brightest active galaxies in X-rays - David W Hogg

Medir la masa del agujero negro supermasivo que se encuentra en el centro de una galaxia no es fácil. En nuestra galaxia podemos observar las estrellas muy cercanas a Sagitario A* y estimar con precisión su masa. Pero para otras galaxias hay que realizar una estimación razonada. Una nueva medida para la galaxia NGC 4151 incrementa la masa de su agujero negro central en un 140%, pasando de 37,6 ± 11,5 millones de masas solares (M) hasta 54 ± 18 millones de M. Los autores del estudio sugieren que habrá que realizar una revisión al alza similar en la masa estimada para muchos agujeros negros supermasivos.

Nos lo cuenta Martin Elvis, “Astronomy: Cosmic triangles and black-hole masses,” Nature 515: 498-499, 27 Nov 2014, que se hace eco del artículo técnico de Sebastian F. Hönig, Darach Watson, Makoto Kishimoto, Jens Hjorth, “A dust-parallax distance of 19 megaparsecs to the supermassive black hole in NGC 4151,” Nature 515: 528-530, 27 Nov 2014arXiv:1411.7032 [astro-ph.GA]. Recomiendo leer Daeseong Park et al., “The Relation Between Black Hole Mass and Host Galaxy Luminosity for a Sample of 79 Active Galaxies,” Accepted ApJ, arXiv:1411.6334 [astro-ph.GA].

Dibujo20141127 Geometric distances measurement - nature 515498a-f1

La nueva estimación se basa en una medida geométrica de la distancia a la que se encuentra la galaxia NGC 4151. Sebastian F. Hönig (Univ. Copenhagen, Dinamarca) y sus colegas, en lugar de usar cefeidas o supernovas Ia para medir las distancias, han aplicado una técnica similar al uso de la paralaje, pero aplicada a las nubes de gas y polvo que rodean la galaxia. Como no está basada en la luminosidad aparente, esta nueva manera de medir las distancias a galaxias cercanas (que en el caso de NGC 4151 alcanza una precisión del 13,5%) promete revolucionar el campo.

Las medidas más precisas de la paralaje las realiza el telescopio espacial Gaia de la ESA (Agencia Europea del Espacio) cuya precisión alcanza los micro-arcosegundos. Como la trigonometría elemental no miente, Hönig y sus colegas han desarrollado una técnica que invierte la idea de la paralaje. El triángulo tiene su base en la región de gas y polvo que rodea un agujero negro activo en el centro de una galaxia. La técnica se basa en los mapas de reverberación. El disco de acreción que rodea el agujero negro emite radiación (sobre todo rayos X) que ilumina el gas y polvo en las regiones centrales de la galaxia, que emite (reverbera) en luz infrarroja. La medida del tamaño angular de la región iluminada permite estimar la distancia a la que se encuentra la galaxia.

Dibujo20141127 Effect of the brightness distribution on the observed sizes and time lags - nature13914-f1

Hönig y sus colegas han usado el interferómetro Keck interferometer en Mauna Kea, Hawaii, alcanzando una resolución de medio mili-arcosegundo (unas cien veces mejor que la que se puede lograr con el telescopio espacial Hubble de la NASA). Gracias al proyecto japonés MAGNUM que estudia la reverberación del polvo se ha estimado la distancia a la cercana galaxia NGC 4151 en 19,0 ± 2,6 megapársecs. NGC 4151 es la galaxia en la que se ha medido con mayor precisión la masa de su agujero negro supermasivo gracias el estudio del movimiento (cinemática) de sus estrellas. Para sorpresa de los astrónomos la nueva medida de la masa de dicho agujero negro es un 140% mayor de lo esperado.

¿Qué significa la nueva observación? Siendo NGC 4151 la galaxia en la que habíamos medido con mayor precisión la masa de su agujero negro central y resultando ahora que dicha medida subestimaba su masa, ¿no pasará lo mismo con las demás galaxias? La astronomía de muy alta resolución angular nos ofrecerá la respuesta. Obviamente, una idea sugerente es que todas las masas de agujeros negros supermasivos que hemos determinado están subestimadas, pero quizás es ir demasiado lejos. Como siempre en ciencia, la respuesta está en futuros estudios.



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Por Francisco R. Villatoro
Publicado el ⌚ 28 noviembre, 2014
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