23/Oct/07

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Los polvorientos vientos de los agujeros negros

La riqueza anormalmente elevada de polvo del Universo primigenio, acaba de encontrar un inicio de explicación: los vientos de los quásares.

Las observaciones hechas con el telescopio Spitzer siegan un poco más la hierba bajo los pies de los últimos opositores a la teoría de Big bang. La riqueza anormalmente elevada de polvo del Universo primigenio, producido más bien por estrellas antiguas, acaba de encontrar un inicio de explicación: los vientos de los quásares.

En nuestra Galaxia, las principales fuentes de producción de polvo son las estrellas que han dejado la secuencia principal (que describe la historia de la vida de las estrellas) y a las que la curva de evolución las condujo a lo que se llama la rama asintótica de gigantas, (en inglés AGB por Asymptotic Giant Branch). Nuestro Sol tomará también esta vía en el momento en el que se convierta en una gigante roja dentro de aproximadamente 5 mil millones de años.

Así como él, estas estrellas de masas comprendidas entre 1 y 8 masas solares expulsarán sus capas superiores con vientos violentos. Las condiciones fisicoquímicas en estos vientos son ideales para permitir la síntesis del polvo a partir de los elementos pesados presentes en la estrella. No obstante, la composición precisa de los granos, tamaño y tipo de estructura cristalina dependen fuertemente de las características de estos vientos.

Las observaciones muestran que los quásares distantes en el Universo son anormalmente ricos en polvos. En efecto, el Universo era todavía demasiado joven para que pudiera haberse formado tanto polvo. Las estrellas en general, necesitan por lo menos de mil millones de años de secuencia principal antes de convertirse en AGB. Ciertamente, existe un problema y son necesarias fuentes adicionales de polvo.

Dos potenciales orígenes para el polvo

Uno de ellos podría ser las supernovas nacidas de estrellas masivas y de corta vida útil, tal como debió suceder en gran cantidad justo en el principio de la historia del Universo. Desgraciadamente, su capacidad de generar polvo es todavía incierta, y aunque pueden hacerlo, no es seguro que la cantidad requerida para poder explicar las observaciones pueda provenir de ellas.

Es por eso que los astrofísicos y los cosmoquímicos se volvieron hacia otra fuente potencial: los vientos producidos por los mecanismos de acreción de los discos alrededor de los agujeros negros centrales AGB que contienen quásares.

De hecho, al menos desde el principio de los años 2000, rastros de polvo han sido detectados efectivamente en quásares cercanos. En particular, el espectro de emisión infrarroja de polvo de silicatos a una temperatura de 200° K se observó en el año 2005. Pero además habrían podido provenir del gas formado por las estrellas AGB, capturado por el agujero negro central. La teoría implica que las condiciones en los vientos de materias a gran distancia de los quásares son similares a las que reinan en los vientos producidos por las estrellas AGB. ¿Pero cuál de ambas hipótesis es la explicación del origen del polvo detectado?

Observaciones simples para desempatar las hipótesis

Es para averiguarlo que Ciska Markwick-Kemper de la Universidad de Manchester y varios de sus colegas unieron sus conocimientos para emplear el telescopio Spitzer y analizar la luz procedente del quásar PG2112+059 situado aproximadamente a 8 mil millones de años de luz.

De nuevo, diferentes tipos de minerales han sido detectados como podemos ver en el espectro de la imagen anterior. Entre ellos y tal como se indica, se encuentra olivino (morado), forsterita (azul) y corindón (azul claro), la inmensa mayoría en estado amorfo, sin estructura cristalina.

Ahora bien, la forsterita contrariamente al corindón, que es un mineral duro que se encuentra en los rubíes, no resiste mucho tiempo a los rayos cósmicos. Lo que quiere decir que ha sido sintetizada muy probablemente en los vientos de los quásares. No habría permanecido mucho tiempo en el medio interestelar, antes de ser capturada temporalmente por el agujero negro central de PG2112+059. Además, el corindón mismo se rodea rápidamente de una capa de otros compuestos químicos, y es observado raramente en el medio interestelar. Todas estas indicaciones apuntan pues claramente como productores de polvo a los agujeros negros y sobre todo a los quásares.

Una de las potenciales fuentes de polvo presentes muy temprano en la historia del Universo parece pues haber sido encontrada. Los opositores a la teoría del Big Bang pierden así, una vez más, un argumento para oponerse al modelo estándar de la cosmología.

Para saber más:

Las estrellas viejas con masas entre 4 y 8 veces la masa del Sol son conocidas como estrellas AGB. De masa intermedia, anteriormente han sido Gigantes Rojas y que ahora están al final de su vida, en la fase previa a la formación de Nebulosas Planetarias, y antes de terminar como Enanas Blancas."

Fuente: Astroseti . Aportado por Gustavo Courault