15/Sep/05

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Sorpresa astronómica: descubren agujero negro supermasivo sin una galaxia que lo rodee

(ESA) - Es el primer descubrimiento convincente de un objeto de este tipo. Una intrigante explicación es que la galaxia anfitriona puede estar hecha exclusivamente de materia oscura.

Un equipo de astrónomos europeos ha utilizado dos de las instalaciones astronómicas de mayor alcance de que se dispone hoy, el telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA y el Telescopio Muy Grande de ESO (VLT, Very Large Telescope) en Cerro Paranal, para descubrir un brillante cuasar que no tiene una masiva galaxia que lo aloja.

Los cuásares son poderosas fuentes de cantidades enormes de radiación, y típicamente están muy distantes. Se asocian comúnmente a galaxias que contienen un agujero negro central activo.

El equipo llevó adelante un detallado estudio de 20 cuásares relativamente próximos. En 19 de ellos encontraron, según lo esperado, que estos agujeros negros supermasivos están rodeados por una galaxia anfitriona. Pero cuando estudiaron el brillante cuasar He0450-2958, localizado a unos 5.000 millones de años luz de distancia, no pudieron encontrar evidencias de una galaxia anfitriona.

Los astrónomos sugieren que esto puede indicar el raro caso de una colisión entre una galaxia espiral aparentemente normal y un objeto 'exótico' que alojaba un agujero negro muy masivo.

Comúnmente se hallan agujeros supermasivos en los centros de las galaxias más masivas, con masas que son centenares de millones de veces mayores que el Sol. Nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, posee uno. Esos agujeros negros algunas veces se manifiestan dramáticamente devorando materia que absorben por atracción gravitatria de sus alrededores.

Los objetos mejor "alimentados" brillan como cuásares (que es una palabra derivada del ingles 'quasi-stellar object', objeto cuasi estelar, debido a que al principio se creía que se trataba de estrellas).

La últina década de observaciones, en su mayor parte hechas con el telescopio Hubble, ha dejado en claro que los cuásares normalmente están asociados con galaxias anfitrionas masivas. Sin embargo, la observación de la galaxia anfitrona de un cuasar es un trabajo que ofrece dificultades, debido a que el enorme brillo del cuasar ensombrece completamente a su anfitriona y enmascara la estructura subyacente de la galaxia.

Para superar este problema, los astrónomos desarrollaron una estrategia nueva y eficiente. Combinando las imágenes ultranítidas del Hubble y la espectroscopía del VLT de ESO, observan sus tomas de los 20 cuasars al mismo tiempo que una estrella de referencia. La estrella sirve como un puntero luminoso de referencia que se usa para discriminar la luz del cuasar de cualquier posible luz proveniente de la galaxia.

A pesar de que se utilizó esta novedosa técnica, no se pudo observar una galaxia anfitrona alrededor de HE0450-2958. Esto significa que, si existe una, debería ser por lo menos seis veces más tenue que las galaxias anfitrionas típicas, o tener un radio menor a los 300 años luz, es decir, que sería 20 a 170 veces más pequeña que las galaxias anfitrionas típicas (que normalmente tienen radios de entre 6.000 y 50.000 años luz).

"Confiamos en que con la poderosa combinación del Hubble y el VLT podemos detectar una galaxia anfitriona normal", dijo Pierre Magain de la Université de Liège, Bélgica.

Sin embargo, los astrónomos detectaron cerca del cuasar una interesante nube de gas, más pequeña, de alrededor de 2.500 años luz de extensión, que llaman 'la burbuja' (the blob). Las observaciones del VLT muestran que esta nube brilla intensamente porque es bañada por la fuerte radiación que llega del cuasar, y no a causa de las estrellas que hay dentro de la nube. Es muy probable que el gas de esta nube es el que alimenta el agujero negro supermasivo, permitiendo de tal modo que se convierta en un cuasar.

La imagen de arriba muestra una galaxia fuertemente deformada, con todos los signos de una colisión reciente, cerca del cuasar. Las observaciones del VLT muestran que allí se forman estrellas a un ritmo intenso.

"La ausencia de una galaxia anfitriona masiva, combinada con la existencia de la burbuja y la galaxia fomadora de estrellas, nos lleva a creer que hemos descubierto un cuasar realmente exótico", dijo Frédéric Courbin de la Ecole Polytechnique Federale de Lausanne, Suiza.

"Hay poca duda de que el incremento en la formation de estrellas en la galaxia acompañante y el cuasar en sí han sido iniciados por una colisión que tuvo lugar alrededor de unos 100 millones de años atrás. Lo que le sucedió a la posible anfitriona del cuasar aún es desconocido."

HE0450-2958 es un caso provocador. Los astrónomos proponen varias explicaciones posibles. ¿La galaxia anfitriona habrá sido completamente desarmada como resultado de la colisión? ¿Un agujero negro aislado capturó gas al cruzarse con el disco de una galaxia espiral? Esto habría requerido condiciones muy especiales y posiblemente no habría causado un disturbio tan tremendo de la galaxia vecina como el que se observa. Se espera que los estudios próximos aclaren la situación.

Otra intrigante hipótesis es que la galaxia que aloja al agujero negro esté constituida casi exclusivamente de materia oscura. Puede ser que lo que se observa sea una fase normal en la formación de una galaxia masiva, que en este caso tendría lugar unos 1.000 millones de años más tarde que en la mayoría de las otras.