16/Dic/08

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Astrónomos hacen la disección de un agujero negro supermasivo usando "lupas" naturales

Combinando una lupa natural doble con el poder del Very Large Telescope de ESO, los astrónomos han escudriñado el interior del disco que rodea un agujero negro súper masivo ubicado a 10.000 millones de años-luz de distancia.

Los científicos fueron capaces de estudiar el disco con un nivel de detalle mil veces mejor que el logrado por los mejores telescopios del mundo, proporcionando así la primera confirmación observacional de los modelos teóricos más acreditados sobre ese tipo de objetos.

El equipo, de Europa y Estados Unidos, estudió la "Cruz de Einstein", un famoso espejismo cósmico. Esta configuración con forma de cruz consiste de cuatro imágenes de una sola fuente muy distante. Las imágenes múltiples son resultado de lentes gravitacionales producidos por una galaxia ubicada en primer plano, un efecto que había sido predicho por Albert Einstein como consecuencia de su teoría de la relatividad general. La fuente de luz en la Cruz de Einstein es un cuasar que está aproximadamente a diez mil millones de años-luz de distancia, mientras que la galaxia del primer plano está diez veces más cerca. La luz proveniente del cuasar se curvó en su trayectoria y fue aumentada por el campo gravitacional de la galaxia-lente.

El efecto magnificador, conocido como "macrolente", en el que una galaxia juega el rol de una lupa cósmica o de telescopio natural, demuestra ser muy útil en astronomía pues nos permite observar objetos distantes que de otra forma serían muy débiles para ser explorados usando los telescopios actualmente disponibles. "La combinación de esta amplificación natural con el uso de un gran telescopio nos provee de los detalles más precisos que se hayan obtenido", explica Frédéric Courbin, líder del programa que estudia la Cruz de Einstein con el Very Large Telescope de ESO.

Además del efecto de macrolente de la galaxia en su totalidad, las estrellas individuales que la conforman actúan como lentes secundarios para producir una magnificación adicional. Esta magnificación secundaria está basada en el mismo principio del macrolente, pero a una escala menor y, ya que las estrellas son mucho más chicas que las galaxias, se le define como "microlente". Puesto que las estrellas se mueven dentro de la galaxia-lente, la magnificación microlente también cambia con el tiempo. Debido a este efecto, resulta que, desde la Tierra, el brillo de las imágenes del cuasar (cuatro en el caso de la Cruz de Einstein) oscila en torno a un valor promedio. El tamaño del área magnificada por las estrellas en movimiento es de unos pocos días-luz, por ejemplo, comparable en tamaño al disco de acreción del cuasar.

Dentro del disco de la galaxia, el microlente afecta a varias zonas de emisión en diversas formas, siendo las menores las más magnificadas. Las zonas de diferentes tamaños tienen diferentes colores (o temperaturas), de allí que el efecto neto de los microlentes es producir variaciones de color en las imágenes del cuasar, además de las variaciones de brillo. Al observar estas variaciones en detalle durante varios años, los astrónomos pueden medir cómo se distribuye la materia y la energía en el agujero negro súper masivo que merodea dentro del quasar. Los astrónomos observaron la Cruz de Einstein tres veces al mes durante tres años usando el Very Large Telescope (VLT) de ESO, monitoreando tanto el brillo como los cambios de color de las cuatro imágenes.

"Gracias a este conjunto único de datos pudimos mostrar que la radiación más energética se emite en el día-luz central lejos del agujero negro súper masivo y, más importante, que la energía disminuye con la distancia al agujero negro casi exactamente como la teoría lo predijo", dice Alexander Eigenbrod, quien completó el análisis de los datos.

El uso de macrolentes y microlentes, conjuntamente con el ojo gigante del VLT, permite a los astrónomos explorar zonas en escalas tan pequeñas como una millonésima de un segundo de arco. Esto corresponde al tamaño de una moneda de un euro vista desde una distancia de dos millones de kilómetros, por ejemplo ¡unas cinco veces la distancia a la Luna!! "Esto es mil veces mejor que lo que se puede alcanzar usando técnicas normales con cualquier telescopio existente", agrega Courbin.

El medir la forma en que se distribuye la temperatura alrededor del agujero negro central es un logro muy especial. Existen varias teorías sobre la formación y abastecimiento de los cuásar, cada una de las cuales predice un perfil distinto. Hasta ahora ninguna de las observaciones directas ni independientes del modelo ha permitido a los científicos validar o invalidar alguna de estas teorías existentes, especialmente relativas a las zonas centrales del quasar. "Esta es la primera medición precisa y directa del tamaño del disco de acreción de un quasar con longitudes de onda (color), independiente de cualquier modelo", concluye el miembro del equipo Georges Meylan.

Fuente: ESO. Aportado por Eduardo J. Carletti