¿Inesperado? El objeto más brillante observado en el cielo nocturno es un agujero negro

La frase de que un agujero negro es brillante puede incluso parecer una contradicción. ¿Cómo puede ser brillante un objeto que ni emite ni refleja luz? El secreto reside en el fenómeno que provoca un agujero negro en el entorno en el que se encuentra. El fenómeno se llama acreción y ocurre cuando el material comienza a girar en espiral hacia el agujero negro.

Durante el proceso de acreción, el material que se está acumulando puede alcanzar altas velocidades. El fenómeno hace que el material se caliente y emita emisiones electromagnéticas. Como el evento trata de un ambiente de energía extrema, es normal que el disco comience a brillar intensamente. Este es el proceso que genera los cuásares, que son los objetos más brillantes del universo.

Un estudio fue publicado en la revista Nature Astronomy donde informan del descubrimiento del objeto más brillante jamás encontrado en el cielo nocturno. Este objeto es un agujero negro de 17 millones de masas solares y está acumulando una cantidad de material varias veces la masa del Sol

Proceso de acreción

Un agujero negro tiene un intenso campo gravitacional que puede capturar objetos astronómicos como estrellas o nubes de gas y polvo. El material pierde momento angular debido al efecto provocado por la viscosidad y los campos magnéticos presentes. Cuando el objeto pierde momento angular, la parte más interna gira en espiral hacia el agujero negro y la parte más externa se aleja, formando un disco.

Cuando se forma el disco, este puede tener altas velocidades que hacen que se caliente al caer. La cantidad de energía es tan grande que se libera intensamente mediante radiación electromagnética. Es posible observar en diferentes longitudes de onda, incluidas las más energéticas. El brillo y la temperatura dependen de las características del material y del propio agujero negro.

Cuásares

En el centro de las galaxias suele haber un agujero negro supermasivo. Cuando el material cae hacia él, puede comenzar un proceso de acreción. Tanto el propio agujero negro como el disco de acreción pueden ser más grandes que el Sistema Solar.

El primer cuásar que se observó fue el 3C 273 en 1963. La primera impresión es que el cuásar era una estrella brillante dentro de la galaxia, pero al analizar el espectro encontraron que se encontraba a 2 mil millones de años luz de distancia. Esto sorprendió a los astrónomos en ese momento porque era algo muy brillante a pesar de que estaba muy lejos.

J0529-4351

El agujero negro J0529-4351 se encuentra en una galaxia donde sirve como fuente de energía para un cuásar. El material que gira en espiral hacia el agujero negro está compuesto de hidrógeno y helio. Tiene 17 mil millones de veces la masa del Sol, lo que lo hace una orden de magnitud más grande que el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea.

Debido a la distancia del objeto, lo estamos observando cuando el universo era extremadamente joven, sólo 1.500 millones de años. Esto nos sirve como forma de estudiar cómo se correlacionaba el agujero negro con la galaxia anfitriona y cómo evolucionó a lo largo de los años. Además, también proporciona información sobre la propia acreción.

Descubrimiento del objeto más brillante

Curiosamente, el cuásar era conocido desde el siglo pasado en los cielos nocturnos, pero siempre se asumió que era una estrella de nuestra galaxia. Utilizando el telescopio de la Universidad Nacional de Australiana se pudo obtener el espectro electromagnético y concluir que se trataba de un cuásar a miles de millones de años luz de distancia.

Debido a su distancia, los cuásares y las estrellas pueden tener partes similares del espectro electromagnético excepto en el infrarrojo. Analizando la emisión infrarroja fue posible encontrar propiedades que demostraban que el objeto observado era un cuásar y no una estrella.

Observaciones futuras

El siguiente paso es calcular directamente la masa del agujero negro. Actualmente, sólo es posible calcular los 17 mil millones de masas solares de forma indirecta analizando el disco de acreción. La idea es analizar el ancho de las líneas de emisión que provocan los electrones que emiten fotones al cambiar de nivel de energía.

Estas líneas pueden dar una medida directa de la masa del agujero negro, pero observarlas actualmente es un desafío. El grupo espera utilizar el nuevo instrumento del VLT llamado Gravity+.

Referencia de la noticia:
Wolf, C., Lai, S., Onken, C.A. et al. The accretion of a solar mass per day by a 17-billion solar mass black hole. Nat Astron (2024)