Existe consenso en la comunidad científica que cada galaxia - incluso la Vía Láctea - contiene un agujero negro gigante en su centro, un “agujero negro supermasivo”. Por lo tanto, conocer su masa es fundamental para determinar cómo y cuánto influyen en su entorno. Pero obtener este dato no es tan sencillo.
Hasta ahora el método más usado por la comunidad científica consiste en analizar la radiación proveniente de las nubes de gas que se forman en las inmediaciones del disco que alimenta al agujero negro. Este es un disco de material incandescente que puede ser tan brillante como todas las estrellas de la galaxia juntas y que se forma cuando un agujero negro está ‘activo’, tragando material que cae en espiral hacia él. Sin embargo, la exactitud de este método depende en gran medida de la forma en la que las nubes de gas están distribuidas, información que es casi siempre desconocida.
Una investigación liderada por Julián Mejía y Paulina Lira, astrónomos de la Facultad de Ciencias Físicas y Matemáticas de la Universidad de Chile, estableció una manera simple de corregir y reducir significativamente los errores de cálculos de masas, algunos de los cuales alcanzan hasta un factor de seis veces la masa real. El estudio se realizó en colaboración con Hagai Netzer de la Universidad de Tel Aviv en Israel, Benny Trakhtenbrot del Instituto ETH en Suiza, y Daniel Capellupo de la Universidad de McGill en Canadá.
La iniciativa consistió en estudiar 40 cuásares usando el espectrógrafo X-shooter del telescopio VLT ubicado en Cerro Paranal, cerca de Antofagasta. Dicho espectrógrafo es capaz de abarcar un rango muy amplio de longitudes de onda - desde UV a infrarrojo cercano - de manera simultánea, lo que permitió medir la emisión de los discos alimentadores de los agujeros negros observados.
“La forma en que emite el disco te da información de la masa del agujero negro y la velocidad a la que se está alimentando, entre otras propiedades. Por otro lado, la emisión de las nubes de gas también puede ser usada para determinar la masa pero las medidas dependen fuertemente en las formas en que dichas nubes están distribuidas. Dado que las masas obtenidas por medio del estudio de la emisión del disco no dependen de las propiedades de las nubes de gas, cuando comparamos ambas masas encontramos una manera simple de corregir notablemente los valores obtenidos a partir de la información de las nubes de gas, que es el método más comúnmente usado por los astrónomos. Además, pudimos obtener algunos indicios de la forma en que están distribuidas las nubes”, explica Mejía.
A lo anterior Mejía añade, “el análisis de nuestros resultados nos permitió inferir que las nubes de gas cerca al agujero negro están organizadas en una estructura plana y delgada y/o que están siendo perturbadas por la intensidad de la radiación que proviene del disco”. Una representación esquemática de esta situación puede ser observada en la siguiente imagen:
Hagai Netzer, de la Universidad de Tel Aviv, quien ha estado trabajando por años en la medición de masas de agujeros negros supermasivos, enfatiza que "el nuevo método puede ayudar a desentrañar las conexiones entre los agujeros negros y las galaxias huéspedes cuando el universo era joven, esto es, cuando el universo tenía menos de 4000 millones de años".
Los resultados de este estudio serán publicados por la prestigiosa revista Nature Astronomy en su edición del 20 noviembre de 2017.