Un equipo internacional liderado por investigadores de la Universitat
de València (España) ha logrado determinar las características y
estructura del disco de materia situado en torno al agujero negro del
cuásar de la Cruz de Einstein (un objeto lejano en el universo de gran
luminosidad). La estimación, basada en observaciones con el telescopio
óptico/infrarrojo más grande del mundo, el Gran Telescopio Canarias,
confirma otras mediciones sobre el tamaño, temperatura y luz emitida por
estos cuerpos situados a miles de millones de años luz.
La investigación, publicada en la revista científica The
Astrophysical Journal, establece el tamaño del disco de materia caliente
o de acreción situado en torno al agujero negro del cuásar de la Cruz
de Einstein. Así, el disco de materia caliente tiene unos 6 días luz de
radio (aproximadamente 32 veces la distancia de la Tierra a Plutón), y
su temperatura desciende desde el centro de forma ligeramente más
pronunciada que lo predicho por los modelos.
“Las estimaciones parecen indicar que los discos de acreción de los cuásares son algo mayores de lo que predicen los modelos teóricos”, apunta Héctor Vives, investigador del departamento de Astronomía y Astrofísica de la Universitat de València y primer firmante del artículo.
Los cuásares son unos objetos astronómicos lejanos que emiten grandes
cantidades de energía, tanta o más como la galaxia entera que los
alberga. Debido a la enorme distancia a la que se encuentran, el tamaño
de sus discos de acreción no se puede medir por métodos de observación
habituales, por lo que se recurre al efecto de lente gravitatoria. Este
fenómeno deriva de la teoría de la relatividad general de Albert
Einstein, y está basado en la capacidad del campo gravitatorio para
curvar la luz.
Entre otras conclusiones de este trabajo, Héctor Vives destaca que la
región del cuásar que emite luz en infrarrojo medio, una acumulación de
polvo en forma toroidal que rodea al disco de acreción y de un tamaño
mucho mayor que éste, tiene un radio mínimo de unos 200 días luz.
Además, parte de la materia oscura (un componente invisible y de
origen todavía desconocido que comprende el 80% de la masa del universo)
en las regiones centrales de la galaxia lente podría estar concentrada
en forma de satélites o subhalos, como predicen las simulaciones por
ordenador. Estos subhalos, que comprenderían el 10% de la masa total del
halo de las galaxias, suponen una de las predicciones aún no
comprobadas del modelo cosmológico estándar.
La Cruz de Einstein es un sistema en el que la gravedad de una
galaxia cercana desvía la luz de un cuásar lejano, actuando como lente
gravitacional y haciendo que se formen cuatro imágenes del mismo. La luz
de estas imágenes ha atravesado la región central (el bulbo) de la
galaxia cercana, y su gran cantidad de estrellas también producen un
efecto lente adicional. Ello provoca parpadeos en el brillo de las
imágenes, que son más pronunciados cuanto más pequeño es el objeto que
emite la luz.
“Además, como la temperatura del disco de acreción del cuásar aumenta hacia su centro, y un objeto más caliente emite luz en longitudes de onda más cortas, su tamaño aparente es distinto según la longitud de onda observada. Esto permite medir cómo desciende la temperatura desde el centro”, destaca Héctor Vives.
Así, en este estudio, el equipo investigador simuló los cambios de
brillo producidos por el efecto lente de las estrellas para distintos
tamaños del disco y perfiles de temperatura y calculó la probabilidad
bayesiana de reproducir en cada caso las observaciones con el Nordic
Optical Telescope (NOT). Para este cálculo es necesario separar qué
parte de las diferencias de brillo entre las cuatro imágenes del cuásar
se debe al efecto de las estrellas y cuál al de la masa global de la
galaxia lente. Con esta finalidad, el equipo utilizó las mediciones en
el infrarrojo medio con el instrumento CanariCam en el Gran Telescopio
Canarias (GTC). Al provenir de una región más grande, el efecto de lente
gravitatoria provocada por las estrellas apenas tiene influencia.
Esta investigación ha sido realizada por el Grupo de Lentes
Gravitatorias, cuyo investigador principal es José Antonio Muñoz Lozano,
profesor titular del Departamento de Astronomía y Astrofísica de la
Universitat de València. El grupo lleva estudiando desde el año 2004 las
propiedades de las lentes gravitatorias y sus aplicaciones a la
Astrofísica y la Cosmología con proyectos nacionales e internacionales.
U. València
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