Los astrónomos tienen una nueva forma de medir la masa de los agujeros negros supermasivos

Incluso el más supermasivo de los agujeros negros supermasivos no es muy grande, por lo que es extremadamente difícil medir su tamaño. Sin embargo, los astrónomos han desarrollado recientemente una nueva técnica que puede estimar la masa de un agujero negro basándose en el movimiento del gas caliente a su alrededor, incluso cuando el agujero negro en sí es más pequeño que un píxel.

Los agujeros negros supermasivos están rodeados de toneladas de plasma sobrecalentado. Ese plasma gira alrededor del agujero trasero, formando un toro y un disco de acreción que continuamente alimenta material al agujero negro. Debido a la extrema gravedad, ese gas se mueve increíblemente rápido y brilla intensamente. Es esa luz la que identificamos como un quásar, que se puede ver desde todo el universo.

Si bien los quásares son relativamente fáciles de detectar, cuantificar las propiedades del agujero negro central es mucho más difícil. Ahora Felix Bosco, en estrecha colaboración con Jörg-Uwe Pott, ambos del Instituto Max Planck de Astronomía (MPIA) en Heidelberg, y los ex investigadores de MPIA Jonathan Stern (ahora Universidad de Tel Aviv, Israel) y Joseph Hennawi (ahora UC Santa Barbara; EE. UU. Y la Universidad de Leiden, Países Bajos), ha logrado por primera vez demostrar la viabilidad de determinar directamente la masa de un cuásar utilizandouna técnica llamada espectroastrometría .

La espectroastrometría se basa en la observación del área alrededor del agujero negro. A medida que el gas gira a su alrededor, una parte se moverá en nuestra dirección y otra se alejará. La parte del gas que se mueve hacia nosotros se desplazará hacia el azul y la parte que se aleja se volverá más roja. Incluso si el agujero negro central y el disco de acreción son demasiado pequeños para resolverse, la técnica aún se puede aplicar a regiones más alejadas y, a través del modelado, los investigadores pueden estimar una masa.

“Al separar la información espectral y espacial en la luz recolectada, así como al modelar estadísticamente los datos medidos, podemos derivar distancias de mucho menos de un píxel de imagen desde el centro del disco de acreción”, explicó Bosco.

El equipo aplicó con éxito esta técnica a J2123-0050, un cuásar activo cuando el universo tenía solo 2.900 millones de años. Descubrieron que el agujero negro central pesaba 1.800 millones de masas solares. Sin embargo, llevar esta técnica al siguiente nivel y apuntar a los primeros cuásares requerirá algunos telescopios nuevos.

Joe Hennawi agrega: “Con la sensibilidad significativamente mayor del Telescopio Espacial James Webb (JWST) y el Telescopio Extremadamente Grande (ELT, con un espejo de diámetro primario de 39 metros) actualmente en construcción, pronto podremos determinar masas de cuásares en los corrimientos al rojo más altos «. Jörg-Uwe Pott, quien también lidera las contribuciones de Heidelberg a la primera cámara de infrarrojo cercano de ELT, MICADO, agrega: «El estudio de viabilidad ahora publicado nos ayuda a definir y preparar nuestros programas de investigación de ELT planificados».