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El Horizonte de los Agujeros Negros

Autor por Emilio Silvera    ~    Archivo Clasificado en Carnaval de Física    ~    Comentarios Comments (4)

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La técnica de la interferometría de muy larga base a longitudes de onda milimétricas (mm-VLBI) ha permitido obtener imágenes de los motores centrales de las galaxias activas con una resolución angular de decenas de microsegundos de arco. Para aquellos objetos más cercanos (M87, SgrA) se obtienen resoluciones lineales del orden de las decenas de Radios de Schwarzschild, lo que permite estudiar con detalle único la vecindad de los agujeros negros  supermasivos.

El centro galáctico: un misterio en ondas de radio

 

 

Al sintonizar hacia el centro de la Vía Láctea, los radioastrónomos exploran un lugar complejo y misterioso donde está SgrA que…¡Esconde un Agujero Nefro descomunal! Las observaciones astronómicas utilizando la técnica de Interferometría de muy larga base, a longitudes de onda milimétricas proporcionan una resolución angular única en Astronomía. De este modo, observando a 86 GHz se consigue una resolución angular del orden de 40 microsegundos de arco, lo que supone una resolución lineal de 1 año-luz para una fuente con un corrimiento al rojo z = 1, de 10 días-luz para una fuente con un corrimiento al rojo de z = 0,01 y de 10 minutos-luz (1 Unidad Astronómica) para una fuente situada a una distancia de 8 Kpc (1 parcec = 3,26 años-luz), la distancia de nuestro centro galáctico. Debemos resaltar que con la técnica de mm-VLBI disfrutamos de una doble ventaja: por un lado alcanzamos una resolución de decenas de microsegundos de arco, proporcionando imágenes muy detalladas de las regiones emisoras y, por otro, podemos estudiar aquellas regiones que son parcialmente opacas a longitudes de onda más larga.

Galaxias

 


Las galaxias activas tienen nucleos que brillan tanto, que pueden llegar a ser más luminosos que las galaxias que los alberga. Estas galaxias activas sae caracterizan porque en sus núcleos ocurren procesos no-térmicos que liberan enormes cantidades de energía que parece provenir de una región muy pequeña y brillante situada en el corazón de la galaxia.

Son muchos los indicios que favorecen la hipótesis de que tales objetos son agujeros negros muy masivos (del orden de 100-1000 millones de veces la masa del Sol), con un tamaño de 1 minuto-luz o varios días-luz. La enorme fuerza gravitatoria que ejercen estos agujeros negros atrae el gas y las estrellas de las inmediaciones, formando el denominado disco de acrecimiento que está en rotación diferencial en torno al objeto masivo.

El modelo de “Agujero Negro + disco de acrecimiento” es el más satisfactorio hoy día para explicar las propiedades de los núcleos activos de galaxias. Un aspecto muy destacado en la morfología de las regiones compactas de los núcleos activos es la presencia de una intensa emisión radio en forma de chorros (los denominados Jets relativistas), que están formados por un plasma de partículas relativistas que emanan del núcleo central y viajan hasta distancias de varios megaparsec.

Jet relativista de un AGN. Creditos: Pearson Education, Inc., Upper Saddle River, New Jersey

 

Estos Jets son los aceleradores de partículas más energéticos del Cosmos. Sin embargo, todavía se desconoce como se generan, aceleran y coliman, si bien a través de simulaciones magnetohidrodinámicas se conoce que el campo magnético juega un papel fundamental en estos procesos. La técnica de mm-VLBI proporciona imágenes directas y nítidas de las regiones nucleares de las galaxias activas y acotan tanto el tamaño de los núcleos como la anchura de los chorros en la vecindad del agujero negro supermasivo. De hecho, las resoluciones angulares proporcionadas por mm-VLBI corresponderían a escalas lineales del orden de miles, centenares y decenas de Radios de Schwarzschild dependiendo de la distancia y la masa del agujero negro.

Existen algunos casos espectaculares, las imágenes obtenidas con mm-VLBI trazán los chorros relativistas a escalas del subparsec, cartografiando los motores centrales de las fuentes compactas con una resolución lineal tal que nos permite acercarnos a la última órbita estable en torno al agujero negro supermasivo. Podemos mencionar algunos casos espectaculares que han dejado asombrados a propiso y extraños.

Mrk 501: Es una radiogalaxia situada a un corrimiento al rojo de z = 0.oo34. La masa del agujero negro central es del orden de mil millones de masas solares, por lo que el tamaño del radio de Schwarzschild es de 0,12 días-luz. Las observaciones con mm-VLBI a 86 GHz, muestra que su núcleo es muy compacto. El tamaño del núcleo de la radiofuente se puede establecer en 0,03 pc.

M87: La galaxia M87 está situada a la una distancia de 16,75 Mpc tiene un agujero negro situado en la región nuclear con una masa del orden de los 3.000 millones de masas solares, lo que implica que el tamaño del Radio de Schwarzschild es de 0,34 días-luz, Las observaciones interferométricas a 45 y 43 GHz han mostrado la presencia de un chorro relativista, en la que se observan dos fenómenos muy relevantes: i) en la base del jet, el ángulo de apertura es muy grande, lo que indicaría que el chorro vuelve a recolimarse a una cierta distancia del Agujero Negro central; ii) el chorro presenta fuerte emisión en sus bordes (fenómeno conocido como “edge brightening”, mientras que presenta emisión muy débil en su interior.

Todo esto lleva consigo una serie de implicaciones y parámetros de tipo técnicos que no son al caso destacar aquí.

Astrometría diferencial

Las observaciones de VLBI a longitudes de onda centimétricas han mostrado que SgrA, la radiofuente compacta en el centro de nuestra Galaxia, tiene un tamaño angular que escala con la longitud de onda al cuadrado, resultado que se interpreta físicamente considerando que la estructura que detectamos para SgrA no es su estructura intrínseca sino la imagen resultado de la interacción de su emisión de radio con sus electrones interestelares de la región interna de la Galaxia (lo que técnicamente se conoce como el “disco de scattering”. Las observaciones con mm-VLBI a 86 GHz han permitido determinar por primera vez el tamaño intrínseco de SgrA que ha resultado ser de 1,01 UNidades Astronómicas.

Considerando que SgrA se encuentra a una distancia de 8 Kpc y que su masa es de 4 millones de masas solares, este tamaño lineal corresponde a 12,6 Radios de Schwarzschild. Con todo esto, vengo a decir que estamos ya en la misma vecindad de los agujeros negros y, lo único que tenemos que despejar es la incognita que nos pueda crear el efecto del que nos habla la Relatividad General cuando establece que la raqdiación proveniente de una superficie esférica a una cierta distancia del agujero negro, sufriría un proceso de lente gravitacional amplificadora dandonos un tamaño mayor que el real. Así, cualquier objeto emisor con un tamaño intrínseco inferior a 1,5 Radios de Schwarzschild tendría un diámetro aparente mayor que 5,2 R de Schwarzschild.

¡Es todo tan complejo!

emilio silvera


  1. El Horizonte de los Agujeros Negros, el 19 de enero del 2013 a las 8:54

    [...] "CRITEO-300×250", 300, 250); 1 meneos   El Horizonte de los Agujeros Negros   http://www.emiliosilveravazquez.com/blog/2012/12/15/el-horizonte…  por Ergo hace [...]

 

  1. 1
    multiuniversos
    el 19 de julio del 2011 a las 18:45

    La teoría del Big Bang entendida desde el punto de vista inflaccionista y su desarrollo posterior a partir de una singularidad espaciotemporal (de materia muy densa se crea el universo)no explica bien, la paradoja de los agujeros negros, la forma que toman las galaxias o la evidencia de la materia obscura. Nuestro universo, el que conocemos, el de los 13 mil millones de años de edad o si se quiere el que mide 95 millones de años luz (una parte pequeña de nuestro universo, pues sólo, por ahora, nos llega esta luz a nuestros telescopios) tuvo un final dramático, una destrucción colectiva y al mismo tiempo, de todas las estrellas y galaxias de cualquier punto del universo conocido. Y cual ave fenix resurgió de sus cenizas, y nadie podrá saber nunca, cuantas veces anteriormente se ha producido este fenómeno, y sería muy probable el pensar que se está produciendo en otros lugares del universo que aun no podemos alcanzar a ver con los telescopios. Toda esta destrucció masiva fue originada por la proximidad mortífera de dos partes, de dos universos. Nuestra parte del universo y otra área de otro universo. Podríamos entenderlo con un ejemplo casero y con un poco de imaginación: dos telas con cuatro tipos sujetándolas, uno en un extremo y en un plano inferior el otro en un plano superior con varios centímetros de separación y los otros dos en el lado contrario en las mismas posiciones,al agitar las telas ambas chocarán en determinados puntos y no en toda la superficie. Este choque multiuniversos provocaría la aniquilación de toda la materia en esos puntos concretos de ambos universos. La separación de ambas partes de los dos universos provocaría esa fuerza que llamamos energía oscura, que está provocando la expansión de nuestro universo (no sabemos si tal expansión finalizará algún dia, pero podríamos pensar que se podría ralentizar o incluso paralizar por falta de mas espacio)Por otro lado, las enormes fuerzas que se ejercen entre todos estos “universos paralelos”, podría explicar la paradoja de la materia oscura, y el porque las galaxias toman la forma que tienen. Sigue sonando a ciencia ficción, y esto no se acaba. Cuando se produjo esta tremenda destrucción originada por el choque multiuniversos, nuestro universo quedo teñido de gas y polvo, el mismo que se origina en una supernova y del que se vuelve a crear una estrella. Es ahora cuando entra en escena nuestro gran protagonista los agujeros negros. Ellos nunca fueron destruidos y fueron los que se encargarón de volver a reunir todo ese gas y polvo para crear estrellas a su entorno que formarían las galaxias. Los agujeros negros no pueden destruir materia sin más, toda esa información tiene que ir algun lado, para universalizar las leyes físicas. Esa información puede ser trasladada por otra dimensión, que no vemos, que no entendemos y que menos se puede explicar sin sonar a ciencia ficción, hacia otro universo. Vamos a ver en que queda todo esto y si algún dia esto se podrá demostrar.
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  2. 2
    nelson
    el 20 de julio del 2011 a las 0:02

    Hola muchachada.
     
    La ficción necesita ajustarse a nuestros arquetipos culturales, a nuestras complejas abstracciones matemáticas, a nuestras medidas, coordenadas, y razonamientos lógicos, a nuestras necesidades filosóficas de finalidad y comprensión…
    La realidad, sin embargo, no tiene esos condicionamientos, y se limita, simple y porfiadamente, a Ser…
     
    Saludos cordiales para tod@s.

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    • 2.1
      emilio silvera
      el 20 de julio del 2011 a las 7:59

      ¡Cuanta razón! Tus palanras nos sitúa en la realidad misma.
      Un abrazo amigo.

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