Científicos de España y EE UU liderados por un profesor de la Universitat logran medir la temperatura y el tamaño del disco de acreción de un cuásar en los confines del Universo
RAFEL MONTANER VALENCIA
Un equipo internacional de astrofísicos liderado por el profesor de la Universitat de València José Antonio Muñoz Lozano (Novelda, 1967) ha logrado medir el tamaño y el perfil de temperaturas del disco de acreción de un cuásar. Estos discos son generados por agujeros negros supermasivos al engullir toda la materia que les rodea. Este hito científico mundial fue dado a conocer ayer por la revista estadounidense "Astrophysical Journal", la principal publicación internacional en Astrofísica.
Esta observación directa de las características físicas de los lejanos cuásares, abreviatura de objetos "cuasi estelares" con la que se identifica uno de los fenómenos más brillantes de todo el Universo, se ha conseguido a partir de las imágenes del telescopio espacial "Hubble" de la NASA y la Agencia Espacial Europea (ESA) y el recurso a una novedosa técnica que usa las galaxias y estrellas como lentes gravitacionales que amplifican el brillo del cuásar.
En el hallazgo, además de Muñoz, que lleva investigando en lentes gravitacionales desde la década de los 90 a raíz de su estancia posdoctoral de cuatro años en la Universidad de Harvard, han participado científicos del Instituto de Astrofísica de Canarias, la Ohio State University y el Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics, ambos de EE UU.
Todas las galaxias activas o en formación tienen un agujero negro supermasivo en el centro. Estos son en si mismo invisibles, de ahí su nombre. La gran concentración de masa en su interior, estimada en miles de millones de soles, genera un enorme campo gravitatorio que succiona todas las partículas a su alrededor, pues no deja escapar ni los fotones de luz. La materia engullida, principalmente gas y polvo interestelar, "se va comprimiendo alrededor del agujero negro formando un plasma que se conoce como disco de acreción", explica el investigador valenciano.
"Este mecanismo genera energía de forma mucho más eficiente que la fusión nuclear que se produce en las estrellas, de ahí que el brillo del cuásar sea mucho más intenso". En este sentido, apunta que el cuásar formado por estos discos de acreción "brilla mucho más que la galaxia entera que lo hospeda".
Ver un grano de arena en la Luna
Los cuásares están a miles de millones de años luz de la Tierra, de ahí que su observación para un telescopio tan potente como el "Hubble" no sea más que un objeto puntual. Así pues, inferir las características de este minúsculo punto de luz en los confines del Universo es tan difícil como tratar de averiguar desde la Tierra la estructura de un grano de arena de la Luna. Esta precisión que parece imposible es la que se ha conseguido, gracias a las lentes gravitatorias, en el trabajo en el que Muñoz firma como investigador principal.
De este modo, se ha logrado medir "un tamaño para el disco de acreción entre cuatro y once días luz de diámetro, lo que supone aproximadamente de 100.000 a 300.000 millones de kilómetros", señala. Ese mínimo de cuatro días luz equivale a 17 veces la distancia entre la Tierra y Plutón. Sin embargo, aunque la horquilla de la medida muestra cierta incertidumbre, los expertos la consideran muy precisa para un objeto pequeño a una distancia tan grande. En cuanto al perfil térmico del disco de acreción, la medición ha permitido constatar que las zonas más próximas al agujero negro presentan las temperaturas más altas, que se van enfriando en cuanto se avanza hacia el exterior.
El método desarrollado por este equipo de astrofísicos, no solo permite "por primera vez poder validar los modelos teóricos", sino que tiene un gran potencial para obtener mediciones más precisas en el futuro. "Aún no entendemos bien las propiedades físicas de los cuásares, por tanto, esta técnica abre una nueva ventana que ayudará a comprender mejor la naturaleza de estos objetos", concluye este profesor del Departamento de Astronomía y Astrofísica de la Universitat.
Galaxias y estrellas "lupa" a miles de millones de años luz
Los investigadores recurren a una galaxia interpuesta entre el cuásar y el punto de observación, en este caso el "Hubble", con el fin de usarla como una lupa cósmica gracias a un efecto que fue predicho por Einstein como una consecuencia de su Teoría de la Relatividad. El campo gravitatorio de la "galaxia-lente" curva la estructura de espacio-tiempo y, por tanto, desvía los rayos de luz del objeto distante. Es decir, que ejerce como una lupa que "dobla" y amplifica la luz, produciendo imágenes múltiples-típicamente entre dos y cuatro puntos- para un mismo cuásar. Gracias a esta macrolente -del inglés "macrolensing"- se pueden estudiar estos objetos distantes que son demasiado débiles para los telescopios. Sin embargo, la macrolente, no permite discernir las diferentes longitudes de onda de la luz del cuásar y por tanto determinar el tamaño del disco de acreción y su variación en la temperatura. Para lograr este nivel de detalle, algo que hasta ahora solo se intuía a través de modelos teóricos, los investigadores necesitaban una especie de "microscopio", cosa que encontraron en las estrellas de la "galaxia-lente", que actúan a su vez como pequeñas lupas que también amplifican la luz del cuásar. Esta magnificación secundaria, conocida como "microlensing", añade Muñoz "nos ha permitido delimitar el tamaño del disco y medir también su perfil de temperaturas gracias al estudio del aumento del brillo en diferentes longitudes de onda". r. montaner valencia
http://www.levante-emv.com/comunitat-valenciana/2011/11/05/agujeros-negros-son-oscuros/854174.html
