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Agujeros negros de masa intermedia: novedades del Hubble
Redacción
Un equipo de astrónomos que trabaja con el Telescopio Espacial Hubble de la NASA, puede haber hallado pruebas de la existencia de un cúmulo de estrellas jóvenes y azules que, según parece, estaría rodeando a uno de los primeros agujeros negros de
‘masa intermedia’ descubiertos hasta la fecha.
os astrónomos creen que el agujero negro puede haber estado alguna vez en el centro de una galaxia enana, ahora desintegrada. El descubrimiento del agujero negro y del posible cúmulo de estrellas, tiene implicaciones importantes para entender la evolución de los agujeros negros supermasivos y las galaxias. Los astrónomos saben cómo las estrellas masivas colapsan para formar agujeros negros, pero no está muy claro cómo los agujeros negros supermasivos, que tienen millones o miles de millones de veces la masa de nuestro Sol, se forman en los núcleos de las galaxias. Una idea es que los agujeros negros supermasivos pueden crecer gracias a la fusión de agujeros negros más pequeños.

En 2009, Sean Farrell del Sydney Institute for Astronomy, Australia, descubrió un agujero negro de peso intermedio mediante el uso del telescopio espacial XMM-Newton de rayos X, de la Agencia Espacia Europea. Conocido como HLX-1 (Hyper-Luminous X-ray source 1, o en español Fuente Hiperluminosa 1 de rayos X), el agujero negro tiene un peso estimado de aproximadamente 20 000 masas solares, y se ubica cerca del borde de la galaxia
ESO 243-49, a unos 290 millones de años luz de la Tierra.

En estudios posteriores Farrell realizó observaciones simultáneas del objeto HLX-1 con el observatorio de rayos X Swift de la NASA, y con el Hubble, en las regiones del espectro infrarrojo cercano, visible y ultravioleta. La intensidad y el color de la luz pueden indicar la presencia de un joven y masivo cúmulo de estrellas azules, de unos 250 años luz de diámetro, que rodea al agujero negro. El Hubble no puede resolver a las estrellas individualmente, porque el cúmulo está demasiado alejado. El brillo y el color son consistentes con otros cúmulos de estrellas observados en otras galaxias, aunque algo de la luz puede provenir del disco gaseoso que rodea al agujero negro.

“Antes de este último descubrimiento, sospechábamos que los agujeros negros de masa intermedia podían existir, pero ahora comprendemos de dónde pueden haber venido”, dijo Farrell. “El hecho de que parece existir un cúmulo muy joven de estrellas, indica que el agujero negro de masa intermedia puede haberse originado como el agujero negro central de una galaxia enana de muy baja masa. La galaxia enana entonces podría haber sido «tragada» por la galaxia más masiva, tal como sucede en nuestra Vía Láctea”.

De los rayos X detectados, el equipo de Farrell sabía que habría un poco de luz azul, emitida por el gas muy caliente del disco de materia, o disco de acreción, que gira en torno al agujero negro. No pudieron demostrar que la luz roja provenía del disco. Tendría que ser producida por un gas mucho más frío, y concluyeron que la luz roja muy probablemente se originaría en las estrellas.

El siguiente paso fue construir un modelo que añadió el brillo de una población de estrellas. Estos modelos presuponen la presencia de un joven y masivo cúmulo de estrellas que rodea al agujero negro. Pero esta interpretación no es la única, así que son necesarias más observaciones.

En particular, los estudios dirigidos por Roberto Soria del Australian International Centre for Radio Astronomy Research, en los que se utilizan datos del Hubble y del Very Large Telescope (VLT), muestran variaciones en el brillo de la luz, que un cúmulo de estrellas no podría causar. Esto indica que la irradiación del disco mismo podría ser la fuente dominante de la luz visible, en vez del cúmulo masivo de estrellas.

“Lo que definitivamente se puede decir con los datos del Hubble, es que se necesitan tanto la emisión de un disco de acreción, como la emisión de una población estelar para poder explicar los colores que vemos”, dijo Farrell.

Tales cúmulos jóvenes de estrellas se encuentran por lo general en el interior de las galaxias, pero no fuera del disco aplanado de estrellas, como es el caso de HLX-1. Un escenario posible es que el agujero negro HLX-1 era el agujero negro central de una galaxia enana. La galaxia hospedera más grande puede entonces haber capturado a la enana. Según esta conjetura, en el proceso de colisión la galaxia enana habría perdido la mayoría de las estrellas, pero al mismo tiempo se habrían formado nuevas estrellas. La interacción que comprime al gas alrededor del agujero negro, también habría disparado la formación de estrellas.

Farrell estima que el posible cúmulo de estrellas puede tener menos de 200 millones de años de edad. Esto significa que la mayoría de las estrellas se formó luego de la colisión entre la galaxia enana, y la galaxia principal. La edad de las estrellas es un indicativo de cuándo ocurrió esta colisión.

Por último, el movimiento exacto de HLX-1 es desconocido, por lo que nada se puede decir de su destino futuro. Puede estar moviéndose en una órbita estable, o bien en una trayectoria en espiral. Si este es el caso, HLX-1 podría algún día fusionarse con el agujero negro central de la galaxia ESO 243-49.
ESO 243-49
Espectacular imagen de perfil de la galaxia ESO 243-49, que alberga a un agujero negro de masa intermedia, de aproximadamente 20 000 masas solares. Este agujero negro, llamado HLX-1, se encuentra por encima del plano galáctico; una posición improbable para un objeto de semejante peso, a menos que haya pertenecido a una pequeña galaxia que fue despedazada por la gravedad de la galaxia ESO 243-49. El círculo identifica a la fuente de rayos X que delata la posición del agujero negro HLX-1.
(NASA, ESA, y S. Farrell) Click para ampliar!
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Mendoza, Argentina, 05 de Marzo de 2012.
 
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