Un nuevo estudio publicado en Nature Astronomy describe el objeto más luminoso jamás observado por los astrónomos. Es un agujero negro con una masa de 17 mil millones de soles, que traga una cantidad mayor de masa que el sol cada día.
Se conoce desde hace varias décadas, pero como es tan brillante, los astrónomos asumieron que debía ser una estrella cercana. Sólo observaciones recientes revelaron su extrema distancia y luminosidad.
El objeto ha sido denominado J0529-4351. Este nombre simplemente se refiere a sus coordenadas en la esfera celeste, una forma de proyectar los objetos del cielo hacia el interior de una esfera. Es un tipo de objeto llamado cuásar.
Inicialmente se desconocía la naturaleza física de los quásares. Pero en 1963, la luz visible de un cuásar llamado 3C 273 se dividió en todas sus longitudes de onda (lo que se conoce como espectro). Esto demostró que se encontraba a casi 2 mil millones de años luz de distancia.
Dado lo brillante que nos parece 3C 273 y lo lejos que está, debe ser extremadamente luminoso, un término en astronomía que se refiere a la cantidad de luz emitida por un objeto en una unidad de tiempo. La única fuente de energía conocida para una luminosidad tan extrema era la caída de material en un agujero negro supermasivo. Por lo tanto, los cuásares son los agujeros negros que crecen más activamente en el universo.
Los agujeros negros supermasivos suelen encontrarse en el centro de las galaxias. Como ocurre con todos los quásares, J0529-4351 funciona con material, principalmente hidrógeno y helio sobrecalentados, que cae en su agujero negro desde la galaxia circundante.
Aproximadamente una vez la masa del Sol cae cada día en este agujero negro. Exactamente cómo se puede canalizar tanto gas hacia el centro de las galaxias para aumentar la masa de los agujeros negros es una pregunta sin respuesta en astrofísica.
En el centro de la galaxia, el gas adopta la forma de un disco delgado. Las propiedades de viscosidad (resistencia al flujo de materia en el espacio) y fricción en el delgado disco ayudan a calentar el gas a decenas de miles de grados Celsius. Esto es lo suficientemente caliente como para brillar cuando se ve en longitudes de onda de luz ultravioleta y visible. Es ese brillo que podemos observar desde la Tierra.
Con alrededor de 17 mil millones de soles en masa, J0529-4351 no es el agujero negro más masivo conocido. Un objeto, en el centro del cúmulo de galaxias Abell 1201, equivale a 30 mil millones de soles. Sin embargo, debemos tener en cuenta que debido al tiempo que tarda la luz en recorrer la enorme distancia entre este objeto y la Tierra, lo estamos presenciando cuando el universo tenía sólo 1.500 millones de años. Actualmente tiene alrededor de 13.700 millones de años.
Así que este agujero negro debe haber estado creciendo o acrecentándose a este ritmo durante una fracción significativa de la edad del universo en el momento en que fue observado. Los autores creen que la acumulación de gas en el agujero negro se produce cerca del límite impuesto por las leyes de la física. Una acreción más rápida provoca un disco de gas más luminoso alrededor del agujero negro que, a su vez, puede detener la caída de más material.
J0529-4351 se conoce desde hace décadas, pero a pesar de tener un disco de acreción de gas 15.000 veces más grande que nuestro sistema solar y ocupar su propia galaxia, que probablemente sea cercana al tamaño de la Vía Láctea, está tan lejos que aparece como un único punto de luz en nuestros telescopios.
Esto significa que es difícil distinguirla de los miles de millones de estrellas de nuestra propia galaxia. Descubrir que en realidad se trata de un agujero negro supermasivo, poderoso y distante requirió algunas técnicas más complejas. En primer lugar, los astrónomos recogieron luz del centro de la banda de ondas infrarrojas (luz con longitudes de onda mucho más largas que las que podemos ver).
Las estrellas y los quásares se ven muy diferentes entre sí en esas longitudes de onda. Para confirmar la observación, se tomó un espectro (muy parecido a lo que se hizo con el cuásar 3C 273), utilizando el telescopio de 2,3 metros de la Universidad Nacional de Australia en el Observatorio Siding Spring, Nueva Gales del Sur.
Y, al igual que con 3C 273, el espectro reveló tanto la naturaleza del objeto como su distancia:12 mil millones de años luz. Esto destacó cuán extrema debe ser su luminosidad.
A pesar de estas mediciones, fue necesario realizar una serie de comprobaciones para confirmar la verdadera luminosidad del cuásar. En primer lugar, los astrónomos debían asegurarse de que la luz no hubiera sido amplificada por una fuente en el cielo más cercana a la Tierra. Al igual que las lentes utilizadas en gafas o binoculares, las galaxias pueden actuar como lentes. Son tan densos que pueden doblar y magnificar la luz de fuentes más distantes que están perfectamente alineadas detrás de ellos.
Se utilizaron datos del satélite Gaia de la Agencia Espacial Europea, que tiene mediciones extremadamente precisas de la posición de J0529-4351, para determinar que J0529-4351 es verdaderamente una única fuente de luz sin lente en el cielo. Esto está respaldado por espectros más detallados tomados con las instalaciones del Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral en Chile.
Es probable que J0529-4351 se convierta en una herramienta muy importante para el estudio futuro de los cuásares y el crecimiento de los agujeros negros. La masa de los agujeros negros es una propiedad fundamental, pero es muy difícil de medir directamente, ya que no existe una balanza estándar para objetos tan absurdamente grandes y misteriosos.
Una técnica consiste en medir el efecto que tiene el agujero negro sobre el gas más difuso que lo orbita en grandes nubes, llamada "región de línea ancha". Este gas se revela en el espectro a través de amplias "líneas de emisión", que son causadas por electrones que saltan entre niveles de energía específicos en el gas ionizado.
El ancho de estas líneas está directamente relacionado con la masa del agujero negro, pero la calibración de esta relación está muy mal probada para los objetos más luminosos como J0529-4351. Sin embargo, debido a que es físicamente grande y tan luminoso, J0529-4351 será observable mediante un nuevo instrumento que se está instalando en el VLT, llamado Gravity+.
Este instrumento proporcionará una medición directa de la masa del agujero negro y calibrará las relaciones utilizadas para estimar las masas de otros objetos de alta luminosidad.
Información de la revista: Astronomía de la Naturaleza
Proporcionado por The Conversation
Este artículo se vuelve a publicar desde The Conversation bajo una licencia Creative Commons. Lea el artículo original. 
