Astrónomos en Chile participan del mayor censo de agujeros negros de la historia

Chile cuenta con los cielos más prístinos del planeta, es por eso que los mejores observatorios se encuentran en territorio nacional, y por consecuencia, los principales descubrimientos y hallazgos en materia astronómica.

El último de éstos, dice relación con los agujeros negros supermasivos. Un grupo de astrónomos consiguió un logro sin precedentes; medir masas de más de 800 agujeros de este tipo, como parte del proyecto BASS Survey.

Se trata de una iniciativa internacional en la cual participaron investigadores del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA) desde Chile, logrando completar el mayor censo de agujeros negros realizado hasta la fecha, tras más de 15 años de investigación usando observatorios orbitales y grandes telescopios en el norte del país.

Cientos de horas de observación y análisis fueron requeridas para llevar adelante esta tarea, revelando las masas de agujeros negros supermasivos en centros galácticos con un nivel de detalle que había sido imposible conseguir hasta ahora. “El mapa es representativo de los agujeros negros activos en el universo local. Cuenta con más de 800 agujeros negros supermasivos en un rango de distancia de más de 5 mil millones de años luz”, explica Claudio Ricci astrónomo de la Universidad Diego Portales, investigador del CATA y uno de los científicos principales del proyecto BASS Survey.

“La novedad principal es que se pudo estimar las propiedades físicas más importantes para una gran muestra de agujeros negros supermasivos, como sus masas y tasas de acreción o crecimiento”, añade Ricci.

Un agujero negro es una región finita del espacio, los que pueden estar ubicados en el universo cercano o local, y crecen abarcando todo en los núcleos activos de galaxias, llegando a tener hasta miles de millones de veces la masa del Sol.

La investigación, que fue dada a conocer en la última edición de la revista Astrophysical Journal, incluye una serie de publicaciones científicas que utilizaron datos de grandes telescopios, logrando una extensa acumulación de información que ha permitido construir un mapa de estos agujeros negros activos y sus intensas emisiones en el universo cercano.

Según la investigación, cuando una cantidad sustancial de polvo y gas rodea un agujero negro supermasivo, puede formar un disco de acreción que emite grandes cantidades de luz en todo el espectro electromagnético, alcanzando su punto máximo en el rango óptico y ultravioleta, a medida que cae en el agujero negro.

Franz Bauer, investigador CATA y académico del Instituto de Astrofísica de la Universidad Católica, quien también participó en la investigación, explica que este mismo polvo y gas, sin embargo, también puede bloquear nuestra vista hacia el llamado motor central, o núcleos “activos” de las galaxias (AGN por sus siglas en inglés), dificultando la observación de estos gigantes con instrumentos y técnicas tradicionales. “Lo anterior implica que aunque muchos agujeros negros supermasivos están acumulando material y creciendo activamente, no los vemos fácilmente en longitudes de onda visuales y no los tenemos en cuenta”, dice.

Esta barrera se pudo superar gracias al instrumento a bordo del Observatorio Swift conocido como BAT (Burst Alert Telescope), capaz de detectar rayos x de alta energía también conocidos como “rayos X duros”, asociados con altas emisiones energéticas procedentes de agujeros negros supermasivos. “Es similar al proceso de tomar una radiografía, ya que este instrumento observaba en una frecuencia similar. En este caso, sería como una radiografía cósmica para observar los núcleos de galaxias donde están esos agujeros negros en crecimiento”, explica Ezequiel Treister, Subdirector de CATA y astrónomo de la Universidad Católica de Chile, quien también formó parte del trabajo.

Uno de los resultados publicados en este estudio fue obtenido utilizando espectroscopía infrarroja para medir la masa de más de 300 agujeros negros supermasivos altamente oscurecidos. “Gracias a estos datos hemos podido medir la masa de los agujeros negros, detectando el movimiento de nubes rotando a alta velocidad en sus alrededores, incluyendo sistemas completamente oscurecidos donde esto no era posible. Esto demuestra la importancia de combinar múltiples observatorios”, establece Federica Ricci, quien fue investigadora postdoctoral FONDECYT en la Universidad Católica y que actualmente continúa su carrera de investigación en Italia.

Los astrónomos concluyen que la gran muestra de objetos y la enorme cantidad de datos acumulados en los últimos años, hará posible mejorar la comprensión de los agujeros negros, permitiendo entender mejor su relación con sus galaxias anfitrionas. La nuevos datos permitirán estudiar fenómenos como la acumulación de gas en las galaxias y su influencia en la formación de ciertas estrellas, analizar el crecimiento acelerado de agujeros negros supermasivos, y también investigar sistemas

A pesar de que se investigan y estudian hace mucho tiempo, solo hace tres años se reveló por primera vez una imagen de un agujero negro. A este hito, se sumó recientemente una segunda imagen, más precisamente del que se encuentra en el centro de nuestra galaxia.

Según la Nasa, un agujero negro es un objeto astronómico con una fuerza gravitatoria tan fuerte que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de él. La “superficie” de un agujero negro, denominada horizonte de eventos, define el límite donde la velocidad requerida para evadirlo excede la velocidad de la luz, que es el límite de velocidad en el cosmos. La materia y la radiación son atrapadas y desde ese punto ya no pueden salir.

Los agujeros negros estudiados pueden aumentar su masa desde el equivalente del planeta Urano, hasta 30 veces el tamaño de Júpiter cada año.

La mayoría de agujeros negros son el remanente de una estrella que agotó su energía. Esto ocurre cuando una estrella agota el combustible de su núcleo y colapsa bajo su propio peso. Este colapso se traduce en la explosión de una supernova que expulsa las capas exteriores de la estrella. No todas las estrellas acaban convertidas en uno. Sólo las más grandes o masivas, de un tamaño de más de 20 masas solares, una suerte que por ejemplo, nuestro Sol no correrá.

De acuerdo a la explicación de la agencia espacial, se han estudiado extensivamente dos clases principales de agujeros negros. En primer lugar, los agujeros negros de masa estelar, que tienen de tres a docenas de veces la masa del Sol, y que se extienden por toda nuestra galaxia, la Vía Láctea,

En segundo lugar, los monstruos supermasivos que pesan entre 100.000 a milles de millones de masas solares y que se encuentran en los centros de la mayoría de las galaxias grandes, incluida la nuestra.

Este último tipo de agujero negro es el que precisamente lograron “fotografiar”astrónomos del Telescopio de Horizonte de Sucesos (EHT, por sus siglas en inglés), quienes revelaron este jueves la primera imagen del agujero negro supermasivo en el centro de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea.