La galaxia NGC 3147, vista por el Telescopio Espacial Hubble/ Vídeo: Resuelto el misterio de la formación de los agujeros negros supermasivos - ESA/Hubble & NASA, A. Riess et al.

Encuentran un objeto alrededor de un agujero negro cuya existencia se creía imposible

Contra todo pronóstico, el Telescopio Espacial Hubble ha conseguido observar un disco de materiales en rotación increíblemente cerca de un agujero negro supermasivo

MadridActualizado:

Por si los agujeros negros no eran ya lo suficientemente misteriosos, un equipo internacional de astrónomos, utilizando el Telescopio Espacial Hubble, acaba de descubrir un inesperado y delgadísimo disco de materiales que gira a toda velocidad en un lugar en el que no debería estar: increíblemente cerca del agujero negro supermasivo que ocupa el centro de la galaxia NGC 3147, a 130 millones de años luz de distancia de la Tierra.

Y es que, según todo lo que sabemos, ese disco no debería encontrarse ahí. Sin embargo, su inesperada presencia tan cerca de un enorme agujero negro brindará a los científicos una ocasión única para poner a prueba, una vez más, las teorías de la relatividad de Einstein, tanto la relatividad general, que describe la gravedad como una curvatura en el espacio, como la relatividad especial, que se ocupa de explicar la relación que existe entre el espacio y el tiempo.

El trabajo acaba de publicarse en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

"Nunca hasta ahora habíamos podido ver los efectos de la relatividad general y especial sobre la luz visible con tanta claridad", asegura Marco Chiaberge, de la Agencia Espacial Europea y uno de los autores del estudio.

El primer autor del trabajo, Stefano Bianchi, de la Universidad degli Studi. Roma Tre, afirma por su parte que "es un intrigante vistazo a un disco que está tan cerca de un agujero negro que las velocidades y la intensidad de la gravedad afectan al aspecto mismo de los fotones de luz. No podemos entender los datos a menos que incluyamos las teorías de la relatividad".

Desnutridos

En algunos tipos de galaxias, como es el caso de NGC 3147, los agujeros negros centrales están "desnutridos" porque no tienen a su alcance suficiente material para capturar con su gravedad y alimentarse regularmente. En esos casos, la fina y escasa bruma de materiales se infla en forma de donut en lugar de aplanarse como un disco. Por eso, precisamente, resulta desconcertante el hecho de que haya un disco tan delgado y plano alrededor del "hambriento" agujero negro central de NGC 3147. Un disco que parece imitar a los mucho más grandes y poderosos que suele haber en galaxias tremendamente activas y con agujeros negros centrales realmente monstruosos.

"Pensamos que este es el mejor candidato para confirmar que por debajo de ciertas luminosidades, el disco de acreción ya no existe -explica Ari Laor, del Instituto de Tecnología Technion-Israel -. Pero lo que vimos fue algo completamente inesperado. Encontramos que el gas en movimiento produce características que solo podemos explicar como producidas por material que gira en un disco delgado y muy cerca del agujero negro".

Inicialmente, los astrónomos seleccionaron precisamente esta galaxia para validar los modelos aceptados sobre galaxias activas de baja luminosidad, aquellas con agujeros negros que están "a dieta" y mal alimentados. Según esos modelos, un disco de acreción solo se forma cuando grandes cantidades de gas y polvo quedan atrapadas por la fuerte atracción gravitatoria de un agujero negro. En su caída hacia el agujero, esta materia emite mucha luz, y puede llegar a producir, en los agujeros negros más grandes y mejor nutridos, una brillante baliza galáctica a la que llamamos cuásar. Pero si hay menos material en el disco, éste se vuelve más débil, empieza a romperse y cambia por completo su estructura.

Un cuásar en miniatura

"El tipo de disco que vimos -explica Bianchi- es un cuásar en miniatura que no esperábamos que pudiera existir. Es el mismo tipo de disco que vemos en objetos que son 1.000 o incluso 100.000 veces más luminosos. Está claro que las predicciones de los modelos actuales para la dinámica de los gases en galaxias activas débiles fallaron".

El disco observado por los investigadores está tan profundamente integrado en el intenso campo gravitatorio del agujero negro que su luz se modifica, de acuerdo con las teorías de Einstein, que ofrecen a los astrónomos una forma única de estudiar los procesos dinámicos en las proximidades de un agujero negro.

El Telescopio Espacial Hubble detectó materiales girando alrededor del agujero negro de NGC 3147 a un 10% de la velocidad de la luz. Y a esas velocidades tan altas, el material parece brillar más a medida que en uno de los lados del disco se dirige hacia la Tierra, mientras que en el lado puesto, donde el gas se aleja de nosotros, su brillo se atenúa. Las observaciones hechas con el Hubble también muestran que el gas está tan arraigado en el "pozo gravitacional" que la luz, en su lucha por salir se estira hacia longitudes de onda más rojas. La masa del agujero negro ronda los 250 millones de soles.

"Sin el Hubble -asegura Chiaberge- no habríamos podido ver esto, porque la región más próxima al agujero negro tiene una luminosidad muy baja. El brillo de las estrellas ahoga la débil emisión del núcleo". Ahora, el equipo de astrónomos espera poder utilizar el Hubble para buscar otros discos muy compactos alrededor de agujeros negros de baja luminosidad en galaxias activas similares a NGC 3147.