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El polvoriento corazón de una galaxia activa

18/03/2014 15:00 0 Comentarios Lectura: ( palabras)

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Imagen de la región central de la galaxia Circinus. La imagen de la derecha muestra unos 1.000 años luz de la región central. La luz y el material gaseoso se escapan del núcleo activo creando una región cónica, una especie de V blanca que se observa en la parte superior derecha de la imagen. Pero en las otras direcciones, la región central queda oculta por una presencia de gas y polvo de mayor densidad. La imagen, en falso color, de la izquierda muestra la emisión de polvo y se corresponde con la región marcada por el cuadrado negro de la imagen de la derecha. La emisión proviene de una estructura alargada de polvo relativamente delgada, en forma de disco (blanco), perpendicular a ella. Konrad Tristram/NASA HST

Un equipo de investigación internacional liderado por Konrad Tristram del Instituto Max-Planck ha logrado obtener la visión más detallada hasta el momento del polvo caliente en el entorno de un agujero negro supermasivo en una galaxia activa. Las observaciones de la galaxia Circinus muestra, por primera vez, que en el polvo iluminado directamente por el motor central de la galaxia activa se encuentran dos estructuras distintas: un disco combado interior y uno mucho más amplio que parece estar oscureciendo las regiones interiores cercanas al agujero negro supermasivo. Esa configuración es significativamente más compleja que la típica visión de un disco simple rodeando a estos colosos.

En los núcleos de las galaxias activas se liberan ingentes cantidades de energía debido a que el gas y el polvo alimentan los agujeros negros supermasivos que se encuentran en esas regiones. Estos agujeros negros alcanzan masas de hasta varios miles de millones de soles. El polvo que gira en torno a estos agujeros negros alcanzan unas temperaturas tan elevadas que llegan a emitir mucho más brillo que el lanzado por todas las estrellas presentes en esa galaxia. Pero estas enormes cantidades de energía también afectan la misma galaxia, por lo que los agujeros negros desempeñan un claro e importante papel en la formación y evolución de las galaxias y, por tanto, en la formación del universo.

Utilizando el instrumento MIDI en el Interferómetro del Very Large Telescope del Observatorio Europeo Austral (ESO) en el desierto de Atacama de Chile, el equipo obtuvo una clara visión sin precedentes del polvo que se encuentra en el núcleo de la galaxia Circinus y que no ha llegado a alcanzar una temperatura muy elevada. Situada a una distancia de sólo 13 millones de años luz, la galaxia Circinus contiene uno de los núcleos galácticos activos más cercanos y brillantes de nuestro entorno cosmico.

‘Nuestras observaciones hacen que el Circinus Galaxy, con mucho, la mejor fuente extragaláctica observada en interferometría óptica e infrarroja.’ Al combinar la luz de dos telescopios, las observaciones de interferometría aumentan la resolución a la de un telescopio de 92 metros de diámetro, señalo Konrad Tristram del Max-Planck de Radio Astronomía (MPIfR), el autor principal del artículo.

En el caso de Circinus muestra que las emisiones procedentes del polvo nuclear se realizan a desde dos estructuras bien diferenciadas, una de ellas sería el típico disco mostrado por todas las simulaciones previas, pero la otra estructura de polvo, mucho mayor y alargada, parece rodear la singularidad desde los polos.

El primer disco polvo en el centro de la galaxia Circinus, el más cercano al agujero negro, tiene un tamaño de aproximadamente 3 años de luz y sus emisiones parecen concordar con la presencia de un disco molecular deformado y que es revelado por emisión de agua.

Este disco interior está rodeado por una estructura de polvo mucho más grande, con un tamaño de al menos 6 años luz, pero sólo vemos el borde interior de él debido a que es iluminado directamente por la radiación procedente de la región central. Esta estructura aparece alargada en dirección polar. Su lado sureste está mucho más oscurecido por el polvo de la sección noroeste. Esto lleva a una fuerte asimetría y a un cambio de color detectado en la emisión observada.

‘A partir de esto, deducimos que es la estructura de polvo más grande es la responsable de ocultar el motor central y colimar el cono de ionización visible’, explica Leonard Burtscher desde el Max-Planck. ’Sólo podemos ver los bordes interiores, iluminados directamente de ese componente. Esto, sin duda, contrasta con algunas especulaciones anteriores.’

Así que parece que hay dos tipos de núcleos galácticos activos: uno en el que tenemos una vista directa a la parte interior del núcleo, con el disco de acreción, donde la energía se libera (el ‘motor central’) y otro en que oculta la región interna. Esta doble estructura puede explicarse por una distribución en forma de rosquilla de gas denso y polvo que rodea la parte central del núcleo activo, el llamado ‘toro’. Si lo observamos desde la vertical, podríamos ver directamente ese "motor central" a través del agujero del toroide, mientras que si lo observásemos desde la horizontal, de canto, el material del toro oscurece la vista del centro. Se cree que el toro también desempeña un papel importante a la hora de "alimentar" el agujero negro supermasivo. Por lo tanto, tratar de entender cómo funciona el toro es importante para entender los núcleos galácticos activos y su impacto en su entorno y el resto del Universo.

Aunque ahora hay una imagen mucho más clara de estos toros de materia, aun quedan respuestas por responder, por ejemplo, tanto el disco de polvo y el polvo polar tiene una temperatura de unos 300 K ó 30°C. Sorprendentemente, no han encontrado ninguna evidencia de la presencia de polvo mucho más caliente en las regiones del borde interior del toro, como sería de esperar en una distribución como esta.

‘La presencia de un componente en forma de disco brillante y un componente de polvo polar más prolongado a una temperatura similar no estaba previsto por los actuales modelos de núcleos activos de las galaxias’, concluye Gerd Weigelt, director del MPIfR y jefe del grupo de investigación de astronomía infrarroja. ’Necesitamos nuevos modelos y nuevas observaciones del VLTI con el futuro instrumento MATISSE para mejorar nuestra comprensión de la distribución del polvo en tres dimensiones en los núcleos de activos de galaxias.’

El trabajo ha sido publicado en la revista Astronomy & Astrophysics . dx.doi.org/10.1051/0004-6361/201322698 , también puedes encontrarlo en arxiv.org/abs/1312.4534


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espacioprofundo.es
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Reportaje
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