Observado por primera vez el toro alrededor de un agujero negro supermasivo

Ilustración del núcleo de la galaxia NGC 1068. Crédito: NASA/JPL-Caltech.
Ilustración del núcleo de la galaxia NGC 1068. Crédito: NASA/JPL-Caltech.

Utilizando el conjunto de antenas ALMA (Atacama Large Millimeter Array), un equipo de investigadores, liderado por Santiago García-Burillo (del Observatorio Astronómico Nacional (OAN-IGN), España) ha conseguido observar, por primera vez, el toro de polvo y gas que rodea a un agujero negro supermasivo, en este caso el que se encuentra en el centro de la galaxia NGC 1068 (también conocida como Messier 77).

Las galaxias AGN (del inglés Active Galactic Nuclei) son aquéllas que albergan en su núcleo un agujero negro supermasivo con signos de actividad reciente. Este tipo de agujeros negros acretan material al tiempo que emiten gran cantidad de energía en un amplio espectro de longitudes de onda. Se cree que todas las galaxias, en algún momento de sus vidas, pueden ser galaxias activas.

Para que se desencadene un periodo de actividad,  el agujero negro supermasivo central debe “alimentarse” y, durante mucho tiempo, se ha postulado que el combustible debía almacenarse en un disco de polvo y gas que rodearía al agujero negro. Aunque el entorno inmediato de los agujeros negros de las galaxias activas puede ser tan brillante como toda la galaxia que lo alberga, algunos de estos núcleos parecen quedar ocultos tras una estructura en forma de anillo de polvo y gas, llamada “toro”.

La forma de toro (o de dónut), adoptada en muchos modelos teóricos, explicaría muchas de las enigmáticas y espectaculares características observadas en las galaxias activas. Pero, debido a la gran distancia que nos separa de estos objetos, para aislar esa pequeña estructura es necesaria instrumentación avanzada y el uso de técnicas interferométricas, capaces de alcanzar una muy alta resolución angular [1] .Esto ha sido finalmente posible gracias al conjunto de antenas de ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array).

Se trata de la primera vez que se observa con claridad un disco circumnuclear de este tipo, su composición, la emisión de polvo, la distribución del gas e incluso su movimiento [2].

Emisión en el continuo del polvo captada por ALMA en el disco circumnuclear de NGC 1068 desde escalas de ~200 parsec ~ 600 años luz (panel-a) hasta las escalas del toro ~7-10 parsecs ~ 26 años-luz (paneles b y c).
Emisión en el continuo del polvo captada por ALMA en el disco circumnuclear de NGC 1068 desde escalas de ~200 parsec ~ 600 años luz (panel-a) hasta las escalas del toro ~7-10 parsecs ~ 26 años-luz (paneles b y c). Crédito: Santiago GB.

NGC 1068 o Messier 77

Esta galaxia es una de las más activas y, al mismo tiempo, de las más cercanas a nosotros (se encuentra a unos 50 millones de años luz), por lo que, durante décadas, ha sido objeto de numerosos estudios observacionales que han intentado detectar la presencia de ese disco de material en forma de toro en su centro, rodeando al agujero negro supermasivo.

Para Santiago García-Burillo, astrofísico del Observatorio Astronómico Nacional (OAN-IGN), miembro de ASTROMOL e investigador principal de este trabajo, “Estas observaciones son un testimonio de lo que ALMA puede hacer, logrando detectar y resolver espacialmente estructuras de muy pequeño tamaño en galaxias cercanas. Podremos saber más sobre el comportamiento de estos discos y cómo se estabilizan alrededor de los agujeros negros supermasivos, alimentándolos hasta crear monstruos cuya masa puede alcanzar desde millones a miles de millones de veces la masa de nuestro Sol”.

Con estas observaciones se demuestra la existencia de estos discos. Sin embargo, el toro descubierto en NGC1068 parece ser mucho más complejo de lo esperado. El siguiente paso será estudiar otras galaxias parecidas para saber si esta complejidad desvelada es un fenómeno común en las galaxias con núcleos activos o si, por el contrario, NGC 1068 es una excepción.

Emisión (a) y campo de velocidades (b) del gas molecular detectado por ALMA en el disco circumnuclear de NGC1068.
Emisión (a) y campo de velocidades (b) del gas molecular detectado por ALMA en el disco circumnuclear de NGC1068. Crédito: Santiago GB.

Notas:

[1]
Mejor que 0,1″ (segundos de arco).

[2]
Se ha obtenido la emisión en el continuo del polvo procedente del toro pero, lo más destacado, es que también se ha resuelto espacialmente el toro en la emisión del gas molecular. Para ello se usó como trazador de gas denso (n(H2)~1×105 cm-3), la línea rotacional 6-5 del monóxido de carbono (CO). Esto ha permitido derivar el tamaño del toro (de unos 7-10 pc ~ 26 años-luz de diámetro) y estudiar la cinemática del gas, que resulta ser muy compleja: lo esperado sería que el gas rotase de forma regular a estas distancias entorno al agujero negro, sin embargo, además de que el disco de gas parece estar alabeado, el gas presenta fuertes movimientos no circulares superpuestos a la rotación.

Más información:

Este trabajo se ha presentado en el artículo científico ALMA resolves the torus of NGC 1068: continuum and molecular line emission, publicado en la revista Astrophysical Journal Letters,  y sus autores son: S. Garcia-Burillo (Observatorio Astronómico Nacional (OAN-IGN), España); F. Combes (LERMA, Observatorio de París, Universidad de Investigación PSL; Collège de France, CNRS, Universidad de la Sorbona, UPMC, Francia); C. Ramos Almeida, (Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC); Departamento de Astrofísica de la Universidad de La Laguna, España); A. Usero (OAN-IGN, España); M. Krips (Instituto de Radioastronomía Milimétrica IRAM, Francia); A. Alonso-Herrero (Centro de Astrobiología (CAB/CSIC-INTA), España); S. Aalto (Departamento de Ciencias de la Tierra y el Espacio, Universidad Tecnológica de Chalmers, Observatorio de Onsala, Suecia); V. Casasola (INAF-Observatorio Astrofísico de Arcetri, Italia); L. K. Hunt (INAF-Observatorio Astrofísico de Arcetri, Italia); S. Martin (Observatorio Conjunto ALMA; ESO, Chile); S. Viti (Departamento de Física y Astronomía, UCL, Reino Unido); L. Colina, (CAB/CSIC-INTA; ASTRO-UAM, Unidad de la Universidad Autónoma de Madrid asociada al Consejo superior de Investigaciones Científicas, CSIC, España); F. Costagliola (Departamento de Ciencias de la Tierra y el Espacio, Universidad Tecnológica de Chalmers, Observatorio de Onsala, Suecia/ INAF- Instituto de Radioastronomía, Italia); A. Eckart (Instituto de Física I., Universidad de Colonia, Alemania); A. Fuente (OAN-IGN, España); C. Henkel (Instituto Max-Planck de Radioastronomía, Alemania/ Departamento de Astronomía de la Universidad Rey Abdulazizi, Arabia Saudí); I. Marquez (Instituto de Astrofísica de Andalucía, IAA-CSIC, España); R. Neri (IRAM, Francia); E. Schinnerer (Instituto Max-Planck de Astronomía, Alemania); L. J. Tacconi (Instituto Max-Planck de Física Extraterrestre, Alemania); P. P van der Werf (Observatorio de Leiden, Universidad de Leiden, Países Bajos).

Noticia publicada en el NewScientist: Dusty doughnut around massive black hole spied for first time (por Shannon Hall).

Contacto:
Santiago García-Burillo: s.gburillo@oan.es
Teléfono: 91-5270107 + extensión 335

Imágenes:

Imagen 1: El núcleo de la galaxia NGC 1068. Crédito: NASA/JPL-Caltech
Enlace a la imagen original.

Imagen 2: Emisión en el continuo del polvo captada por ALMA en el disco circumnuclear de NGC1068 desde escalas de ~200 parsec ~ 600 años luz (panel-a) hasta las escalas del toro ~7-10 parsecs ~ 26 años-luz (paneles b y c).

Imagen 3: Emisión (a) y campo de velocidades (b) del gas molecular detectado por ALMA en el disco circumnuclear de NGC1068.

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