Astrónomas chilenas establecen relación entre el brillo y la dieta de los agujeros negros

Un grupo de investigadores liderado por Paula Sánchez-Sáez, astrónoma del Departamento de Astronomía FCFM de la Universidad de Chile, logró determinar que la luz que emite un agujero al «alimentarse» está determinado por la cantidad de materia que traga. El artículo apareció en la última edición de la revista The Astrophysical Journal. 

“La luz que emite el material que está cayendo en el agujero negro (su brillo) cambia mucho en el tiempo, sin un patrón estable. Si bien sabemos que éste varía, aún no hemos logrado determinar la razón», así lo explica Paula Sánchez, primera autora de la investigación.

Si uno observa otros objetos, como estrellas o galaxias con Agujeros Negros (que no estén fagocitando), su brillo es constante en el tiempo, pero si miramos galaxias con Agujeros Negros que sí estén fagocitando (Núcleos Activos de Galaxia) su brillo sube y baja sin un patrón claro.

«En este estudio tratamos de dar respuesta a la pregunta de cómo se conecta la variabilidad de éstos con las propiedades físicas del agujero negro súper masivo. El resultado fue que, contrario a lo que se creía, la única propiedad física importante para explicar la amplitud de la variabilidad es la tasa de acreción”, explica la investigadora.

Crédito imagen Paula Sánchez: Departamento de Astronomía FCFM U. De Chile.

Golosos y mañosos

El estudio determinó que hay solamente una propiedad física que podría predecir la variabilidad de estos objetos: la tasa de acreción, que es la variación de luz emitida dependiendo de la cantidad de material que traga un agujero negro. “Lo que detectamos es que mientras menos tragan, más varía», así lo afirma Paulina Lira, co autora del trabajo, académica  del Departamento de Astronomía de la Universidad de Chile e investigadora del Centro Excelencia en Astrofísica y Tecnologías Afines CATA.

Para Sánchez-Saez, quien actualmente cursa el Doctorado en Ciencias mención en Astronomía FCFM de la Universidad de Chile, la importancia de este hallazgo radica en que entrega nuevos datos sobre cuál es el mecanismo físico detrás de dicha variación.

“Los resultados obtenidos desafían el antiguo paradigma que indica que la amplitud de la variabilidad de los AGN dependía principalmente de su luminosidad. Esto se pensaba porque medir la masa de los agujeros negros no siempre es posible, pero nosotros pudimos medir estas propiedades físicas para una muestra del orden de 2000 objetos», asegura Sánchez-Saez.

Los científicos pudieron obtener curvas de luz para una gran cantidad de objetos, lo que les permitió estudiar su variabilidad uno por uno, lo que no era posible hasta ahora. «Así, pudimos establecer que el factor que determina la amplitud de la variabilidad es la tasa de acreción”, dice la investigadora.

Los datos utilizados en esta investigación provienen del estudio “The QUEST-La Silla AGN variability survey» (liderado por la Doctora Paulina Lira), el cual fue realizado entre los años 2010 y 2015, y que consistió en tomar imágenes de cinco campos extragalácticos, utilizando la cámara de amplio campo QUEST, instalada en el telescopio ESO-Schmidt del observatorio La Silla, en el norte de Chile. También se usaron datos espectrales públicos del «The Sloan Digital Sky Survey” o SDSS.

Observatorio La Silla. Imagen vía VisitChile.

En un futuro, la investigación buscará estudiar la escala de tiempo de variabilidad de estos Núcleos Activos de Galaxia. “Para medir esta propiedad de forma precisa necesitamos tener curvas de luz con coberturas de más de 10 años. Por lo que deberemos esperar a que instrumentos futuros como el Large Synoptic Survey Telescope (LSST) nos aporten más datos fotométricos, y así poder combinarlos con nuestros datos para extender nuestras curvas de luz a un orden de 20 años”, explica Paula Sánchez-Sáez.

El trabajo fue realizado en conjunto con la académica del DAS Paulina Lira y Luis Ho, académico del Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics (KIAA) de la Universidad de Pekín. También colaboraron Julián Mejía-Restrepo, del Observatorio Europeo Austral (ESO); Patricia Arévalo, académica del Instituto de Física y Astronomía de la Universidad de Valparaíso; Minjin Kim, profesor del Korea Astronomy and Space Science Institute y del Department of Astronomy and Atmospheric Sciences, Kyungpook National University; Regis Cartier, investigador del Cerro Tololo Inter-American Observatory, National Optical Astronomy Observatory; y Paolo Coppi, académico del Yale Center for Astronomy and Astrophysics.

Vía Centro CATA