Evolución de los agujeros negros
Por Takamitsu Miyaji
El concepto de agujero negro viene de soluciones de la Teoría General de la Relatividad de Einstein. Se trata de objetos masivos y compactos en donde la luz no puede escapar debido al intenso campo gravitacional.
En el pasado, los agujeros negros eran un concepto puramente teórico, sin embargo, ahora sabemos que son objetos reales. En términos generales, se conocen dos tipos de agujeros negros: los de masas estelares y los supermasivos.
El primer tipo se observa como un objeto que emite rayos–X, que muestra un agujero negro y una estrella forman un sistema binario, y el gas de la estrella cae al agujero negro, formando un disco a su alrededor (llamado "disco de acreción”) y emitiendo rayos–X fuertes.
Agujeros negros y su formación
Los agujeros negros típicos tienen de 5 a 20 veces la masa solar.
Por otra parte, los agujeros negros supermasivos tienen masas que van desde un millón hasta mil millones de masas solares, y los encontramos en los centros de las galaxias.
Los estudios observacionales nos indican que los centros de casi todas las galaxias tienen un agujero negro supermasivo.
Por ejemplo, el agujero negro en el centro de nuestra galaxia (la Vía Láctea) tiene la masa de aproximadamente cuatro millones de masas solares.
¿Cómo se formaron los agujeros negros supermasivos? ¿Por qué tienen esa masa tan descomunal? Muchos astrónomos en el mundo continúan sus investigaciones para resolver estos problemas. Conocemos que algunos de los agujeros negros supermasivos están "activos” y otros, incluyendo el de nuestra galaxia, están en un estado latente.
En un agujero negro activo, el gas de su alrededor es atraído al agujero negro y cae hacia él. Aproximadamente, 10 por ciento del gas que cae se convierte en energía y emite ondas electromagnéticas intensas en infrarrojo, luz visible, ultravioleta y rayos–X.
En algunos casos, se emiten ondas de radio y rayos gamma también intensos. El resto del gas (90 por ciento) es succionado al agujero negro y causa que éste crezca, aumentando así su masa. Los agujeros negros activos se observan como Núcleos Activos de Galaxias, AGN, o Active Galactic Nuclei, en inglés, y a los más brillantes se les llama cuásares.
Estudio y análisis
Un AGN cuenta con un núcleo brillante al centro de la galaxia, cuya luz, al descomponerla, podemos encontrarle ciertas características específicas, como líneas de emisión anchas, excesos de luz ultravioleta, etc. Aun así, el indicador más importante de que lo que estamos viendo es un AGN es la emisión de rayos–X, puesto que la contaminación de otras fuentes en la galaxia anfitriona es muy pequeña.
Diversos equipos en el mundo realizan catastros de fuentes de rayos–X, identifican a las galaxias en la luz visible y toman espectros para medir la edad del universo cuando las fuentes emiten esa radiación que podemos observar.
Para investigar las muestras, podemos estudiar la historia y los mecanismos de aumento en el número de agujeros negros supermasivos a lo largo de ésta.
En el Instituto de Astronomía de la UNAM, campus Ensenada, investigamos los procesos y mecanismos de la evolución de población de los agujeros negros supermasivos a través del análisis de datos observacionales de muestras de rayos–X, así como simulaciones numéricas.
Particularmente, investigamos la relación entre la formación estelar y la actividad de los AGN [1], la evolución de emisión de rayos–X de la población de AGN a lo largo de la historia del universo [2] y el medio ambiente de los AGN en el universo [3].
Referencias
[1] A. Castro, T. Miyaji et al. (2014), Publication of the Astronomical Socienty of Japan, 66,110
[2] T. Miyaji et al. (2015) The Astrophysical Journal, 804, id. 104
[3] L. Altamirano-Dévora, T. Miyaji, H. Aceves et al. (2016) Revista Mexicana de Astronomía y Astrofísica, 52,11
Centro de Nanociencias y Nanotecnología,UNAM Campus Ensenada.
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