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Científica descubre hoyos negros duales en núcleos de galaxias

Publicado por @Shinji_Harper el viernes, 16 agosto 2013
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Oaxaca, México.- No sólo las estrellas pueden ser binarias (si dos de ellas orbitan alrededor de un centro de masa común, aunque las separen miles de kilómetros de distancia), pues a veces también los núcleos activos de galaxias (AGN, por sus siglas en inglés) son duales, es decir, tienen dos agujeros negros centrales que, según su separación, pueden catalogarse como agujeros negros binarios.

unaerikabenitez Teóricamente, se predice que conforme el sistema dual evoluciona –unos cuantos millones de años- ambos agujeros se fusionarán en uno solo, refirió Érika Benítez Lizaola, investigadora del Instituto de Astronomía (IA) de la UNAM, quien mientras estimaba la masa de éstos en AGN de tipo intermedio, poco estudiados, encontró nuevos AGN duales.

“Este resultado es relevante y lo publicamos en dos artículos, en The Astrophysical Journal. La primera parte trata sobre la identificación de AGN duales mediante el análisis de datos espectroscópicos y la segunda muestra la estimación de masas de agujeros negros en sistemas duales y no duales’’, indicó.

Los núcleos activos de galaxias (centros de éstas) emiten gran cantidad de energía; algunos generan chorros de partículas que se extienden por grandes distancias.

Para analizarlos, los científicos utilizan datos e imágenes generados por diversos telescopios. En su investigación, Benítez Lizaola recurrió a las obtenidas por ella y su grupo, con el Telescopio Óptico Nórdico (NOT, por sus siglas en inglés), un instrumento de 2.6 metros de diámetro en su lente principal, ubicado en la isla de La Palma, España.

Los datos de espectroscopía se consiguieron con el telescopio de 2.5 metros de diámetro, llamado Sloan Digital Sky Survey (Exploración Digital del Espacio Sloan), con sede en Nuevo México, Estados Unidos.

Éstos conforman una base de datos pública y nos permitieron identificar los núcleos activos de galaxias duales a través de un estudio de caracterización de fuentes, que permite su clasificación dentro de los AGN. Observamos 25 fuentes con el NOT y seleccionamos 10. La idea era descartar aquellos núcleos que no fueran de tipo intermedio al analizar los espectros, pues es la única manera de ver de qué objeto se trata, explicó.

La científica trabajó, a la vez, con las imágenes y la espectroscopía. “Confirmamos que eran AGN de tipo intermedios, encontramos que cinco de ellos mostraban líneas raras de emisión, que muestran un doble pico. Es así como identificamos candidatos a los objetos duales”, recordó.

Núcleos activos duales

Los núcleos activos de galaxias duales son dos AGN en proceso de fusión, cada uno con su propio agujero negro. ‘‘Ambos se fusionarán y formarán uno solo con un agujero negro supermasivo. Ésa es la predicción teórica basada en modelos de evolución de fusiones de galaxias’’, detalló.

Al llegar a una cierta proximidad, ambos agujeros negros se convierten en AGN binarios. “Se ha propuesto que todas las galaxias pasan en algún momento de su evolución por la fase AGN, pero es algo aún en estudio. La idea de estos trabajos es estimar las masas de los agujeros negros en AGN y establecer si son el producto final de una fusión de galaxias o de una evolución sin fusiones, para lo cual es importante observar la morfología de sus galaxias anfitrionas”, precisó.

Hasta ahora, Benítez Lizaola y su grupo tienen dos fuertes candidatos a agujeros negros binarios que están en una misma galaxia. ‘‘Son los identificados en el artículo como Mrk 1469 y NGC 5515. Además, encontramos que Mrk 883 es un objeto cuya galaxia anfitriona está muy perturbada, lo que indica que se encuentra en un evidente estado de fusión”, relató.

La próxima fase de la investigación es determinar la separación de esos agujeros negros dobles y con ello establecer en qué etapa evolutiva se encuentran, para ello, se usarán instrumentos como el GTC y el telescopio de rayos X Chandra

Análisis de variabilidad

Emocionada con que los núcleos activos de galaxias se relacionaran con la existencia de los agujeros negros, Benítez Lizaola se concentró en las variaciones que presentan estos objetos celestes.

“Dediqué mi tesis de doctorado a los estudios de variabilidad en brillo de estos núcleos activos, que tienen estallidos violentos. Esto se relaciona con los agujeros negros, pues al tragar material producen eyecciones de plasma”, dijo.

La variabilidad resultó ser una técnica poderosa para estudiar lo que pasa en las regiones internas de los núcleos activos de galaxias. “El paradigma actual que tenemos con los núcleos activos es la presencia de un agujero negro central. Ésa es la máquina principal que produce el fenómeno”, señaló.

Asimismo, indicó que la variación le permite acercarse a conocer las propiedades físicas de las regiones más internas asociadas a los núcleos activos a través de métodos indirectos.

La variabilidad es un método indirecto, pues no tenemos la resolución en los instrumentos para resolver lo que pasa en las regiones internas, que permite medir el tiempo de ida y vuelta de la luz. “Eso nos da idea del tamaño de la región que emite los pulsos, por eso se vuelve una técnica muy importante”, finalizó.

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