19/Abr/08

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OJ 287, agujero binario en el centro de una galaxia

OJ 287 es un agujero negro en la constelación de Cáncer, que tiene girando a su alrededor otro objeto similar. Su evolución orbital confirmaría una de las predicciones más enigmáticas de la teoría de la relatividad de Einstein: la emisión de ondas gravitatorias.

Se acaba de confirmar el carácter binario de OJ 287, un agujero negro muy masivo en el centro de una galaxia muy lejana en la constelación de Cáncer. Un agujero negro central con una masa igual a la de 18 000 millones de soles tiene girando a su alrededor otro objeto similar pero menos masivo, y la interacción del sistema con su entorno induce cambios de brillo que han permitido estudiar la evolución de la órbita.

Esta evolución la domina una de las predicciones más enigmáticas de la teoría de la relatividad general de Einstein: la emisión de ondas gravitatorias. Esta confirmación espectacular de la teoría centenaria de Einstein se acaba de publicar en la revista Nature, y Calar Alto ha contribuido al descubrimiento con la dedicación de su personal, sus telescopios y sus instrumentos.

Agujeros negros galácticos

Hoy día se cree que la mayoría de las galaxias albergan agujeros negros muy masivos en sus centros, aunque con frecuencia permanecen en un discreto silencio y cuesta detectarlos, como sucede en el caso de nuestra propia Galaxia. Pero en ocasiones los agujeros negros están rodeados por discos de material que cae sobre ellos (discos de acreción). El material que cae se calienta y emite cantidades enormes de radiación: el núcleo activo de una galaxia puede manifestarse entonces como un cuásar.

OJ 287 es uno de estos objetos, en el centro de una galaxia situada a 3500 millones de años-luz en la constelación de Cáncer. Pero este objeto presenta además la peculiaridad de emitir pulsos de energía de manera casi periódica, cada doce años, unas emisiones que se superponen a la actividad normal del cuásar. El estudio que se acaba de hacer público en Nature confirma una de las interpretaciones que se barajaban para el fenómeno: este cuásar tiene en el centro un agujero negro binario. Un agujero negro muy masivo tiene alrededor un disco de acreción que genera la actividad habitual en los cuásares. Pero un segundo agujero negro, mucho más ligero, orbita alrededor del otro y choca con el disco de acreción dos veces en cada órbita, y estos impactos desencadenan los pulsos casi periódicos.

El equipo de investigación que encabeza el Dr. Mauri Valtonen de la universidad de Turku, Finlandia, ha analizado en detalle el comportamiento de este sistema. Al cronometrar los cambios de brillo a lo largo de muchos años han logrado trazar la órbita del agujero negro pequeño, y este método permite evaluar con precisión la masa del agujero negro central, que ha resultado ser igual a 18 000 millones de masas solares.

Las ondas de Einstein

El mismo grupo científico ha seguido la evolución de la órbita y ha comprobado que su tamaño y orientación cambian de acuerdo con lo predicho por la teoría de la relatividad general de Einstein. Esta teoría despliega toda su potencia cuando se aplica a campos gravitatorios extremos, y no hay demasiadas situaciones que permitan poner a prueba las teorías de la gravitación en el marco de campos así de intensos. El estudio exhibe un ejemplo de ondas gravitatorias en pleno funcionamiento, una de las predicciones más exóticas de la teoría einsteniana. En efecto, la órbita del agujero negro binario se contrae y evoluciona de un modo que solo se puede explicar si el sistema pierde cantidades enormes de energía en forma de radiación gravitatoria.

Las observaciones astronómicas que han llevado a esta hallazgo se han realizado gracias a la colaboración de un gran número de observatorios en Japón, China, Turquía, Greica, Finlandia, Polonia, el Reino Unido y España. En este esfuerzo han participado más de 25 astrónomos de 10 países. Hay que destacar dos aspectos concretos: primero, que todos los telescopios implicados pertenecen a la categoría que hoy se denomina de aberturas «pequeñas» (solo dos de ellos se acercaban a los 2.5 m de diámetro), y dos, que bastantes de los participantes más destacados eran astrónomos no profesionales que usaban sus propios aparatos.

El observatorio de Calar Alto participó en las campañas observacionales con su telescopio de 2.2 m, equipado con el instrumento CAFOS para efectuar medidas fotométricas y polarimétricas. Los datos polarimétricos fueron cruciales para confirmar las conclusiones del estudio, como consta en el artículo de Nature, y sólo dos de los observatorios participantes aportaron este tipo de datos.

El modelo de agujero negro binario desarrollado por Valtonen y sus colaboradores predice que el cuásar OJ 287 producirá de nuevo una fulguración en el año 2016. Sin duda, muchos telescopios mirarán hacia Cáncer ese año y los instrumentos de Calar Alto estarán entre ellos.

Fuente: Astro-Web. Aportado por d j b