10 de noviembre de 2009
NASA/ESA/C. Lang, P. Kaaret, A. Mercer (Univ. of Iowa), and S. Corbel (Univ. of Paris)
Mientras los astrónomos, durante décadas, han estudiado los agujeros negros de peso pesado y de peso liviano, la evidencia de agujeros negros de masa intermedia es más difícil de encontrarse. Ahora, los astrónomos del Centro de Vuelos Espaciales Goddard, de la NASA, en Greenbelt, Maryland, han encontrado una fuente de rayos X en la galaxia NGC 5408, que representa el mejor caso de un agujero negro de peso mediano, a la fecha.
“Los agujeros negros de masa intermedia contienen entre 100 y 10 000 veces la masa del Sol”, dijo Tod Strohmayer, astrofísico del Centro Goddard. “Observamos los agujeros negros pesados en los centros de galaxias y los livianos orbitando estrellas en nuestra propia galaxia. Pero encontrar estos ‘comodines’ sigue siendo un reto”.
Varias galaxias cercanas contienen objetos brillantes conocidos como fuentes ultra luminosas de rayos X o ULXs. Ellas parecen emitir más energía que cualesquiera de los procesos conocidos alimentados por estrellas, pero una energía mucho menor que aquella generada por los centros de las galaxias activas, las cuales se sabe que contienen agujeros negros de millones de masas solares.
“Las ULXs son buenas candidatas para agujeros negros de masa intermedia, y la única en la galaxia NGC 5408 es especialmente interesante”, dijo Richard Mushotzky, astrofísico de la Universidad de Maryland, en College Park. La galaxia está a 15,8 millones de años luz de distancia de la Tierra en la constelación de Centaurus.
Usando el observatorio XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea, Strohmayer y Mushotzky estudiaron la fuente, conocida como NGC 5408 X-1, en 2006 y en 2008.
XMM-Newton detectó lo que los astrónomos llaman “oscilaciones cuasi-periódicas”, un “parpadeo” casi regular causado por el apilamiento de gas caliente dentro del disco de acreción de materia que gira alrededor del objeto masivo. La tasa de este parpadeo es 100 veces más lenta que la vista en los agujeros negros de masa estelar. Por lo tanto, en rayos X, NGC 5408 X-1 supera el brillo de estos sistemas en alrededor de un factor similar.
Basados en los tiempos de oscilación y en otras características de la emisión, Strohmayer y Mushotzky concluyeron que NGC 5408 X-1 contiene entre 1,000 y 9.000 masas solares. Este estudio aparece en la edición del 1 de octubre de 2009 de The Astrophysical Journal.
“Para este rango de masas, el horizonte de eventos de un agujero negro (la parte más allá de la cual no podemos ver) debe tener un diámetro entre 6.000 y 55.000 kilómetros, o sea, entre menos de la mitad y cuatro veces el diámetro de la Tierra”, dijo Strohmayer.
Si NGC 5408 X-1 está tragando activamente gas para alimentar su prodigiosa emisión de rayos X, el material parece fluir al agujero negro desde una estrella que lo orbita. Esto es típico en los agujeros negros de masa estelar de nuestra galaxia.
Strohmayer seguidamente se anotó para obtener ayuda del satélite Swift de la NASA para buscar las variaciones en rayos X que indicaran la órbita de la estrella donante de NGC 5408 X-1. “Swift es único tanto por proveer imágenes sensibles en rayos X como por su flexibilidad para programar observaciones que permite una búsqueda como ésta”, agregó. Comenzando en abril de 2008, Swift apuntó su telescopio de rayos X hacia NGC 5408 X-1 un par de veces a la semana como parte de una investigación en progreso.
Swift detectó un leve aumento y disminución en rayos X cada 115,5 días. “Si éste es el período orbital de una compañera estelar”, dijo Strohmayer, “entonces parece que se trata de una estrella gigante o supergigante, entre tres y cinco veces la masa del Sol”. Este estudio ha sido aceptado para su publicación en una edición futura de The Astrophysical Journal.
Las observaciones de Swift cubren cerca de 4 ciclos orbitales, por lo tanto se necesita continuar con las observaciones para confirmar la naturaleza orbital de la modulación en rayos X.
“Los astrónomos han estado estudiando NGC 5408 X-1 durante mucho tiempo debido a que es uno de los mejores candidatos para un agujero negro de masa intermedia”, agregó Philip Kaaret, de la Universidad de Iowa, que ha estudiado el objeto en longitudes de onda de radio pero no está afiliado al nuevo estudio. “Estos nuevos resultados sondean lo que está sucediendo cerca del agujero negro y añaden unas pruebas sólidas de que es inusualmente masivo”.
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Etiquetas: agujero negro, rayos X, Swift, XMM-Newton
