NGC 1097 observed in the optical light with VLT operated by ESO.Credit: ESO/R. Gendler.
Prácticamente todas las galaxias tienen un agujero negro supermasivo en su centro. Son mastodontes cósmicos que pueden tener masas de entre millones y miles de millones de veces la masa de nuestro Sol. Calcular dicha masa con precisión ha sido una tarea titánica, sobre todo para las galaxias espiral y espiral barrada.
En una nueva y pionera observación, un equipo de astrónomos usó el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para hacer la primera medición detallada de la masa de un agujero negro supermasivo situado en el centro de NGC 1097, una galaxia espiral barrada ubicada a cerca de 45 millones de años luz de nosotros en dirección de la constelación Fornax. Los investigadores determinaron que esta galaxia alberga un agujero negro 140 millones de veces más masivo que nuestro Sol. En comparación, el agujero negro presente en el centro de la Vía Láctea es un peso pluma, con una masa equivalente solo a unos pocos millones de veces la de nuestro Sol.
Para lograr estos resultados, el equipo de investigación encabezado por Kyoko Onishi, de la Graduate University for Advanced Studies (Sokendai) de Japón, calculó con precisión la distribución y el movimiento de dos moléculas -ácido cianhídrico (HCN) y formilo (HCO+)- cerca del centro de la galaxia. Los investigadores compararon estas mediciones de ALMA con varios modelos matemáticos, cada uno correspondiente a una masa diferente a la del agujero negro supermasivo. El resultado más plausible para estas observaciones fue el de un agujero negro de aproximadamente 140 millones de masas solares.
Un método similar fue empleado anteriormente con el telescopio CARMA para medir la masa del agujero negro situado en el centro de la galaxia lenticular NGC 4526.
«Mientras NGC 4526 es una galaxia lenticular, NGC 1097 es una galaxia espiral barrada. Las observaciones más recientes arrojaron que la relación entre la masa de un agujero negro supermasivo y las propiedades de la galaxia que lo cobija varía en función del tipo de galaxia, de ahí que sea más importante aún calcular de manera precisa las masas de agujeros negros supermasivos de varios tipos de galaxia», afirma Onishi.
Los astrónomos usan actualmente diferentes métodos para deducir la masa de un agujero negro supermasivo; la técnica utilizada normalmente depende del tipo de galaxia que esté siendo observada.
En la Vía Láctea, poderosos telescopios ópticos e infrarrojos rastrean el movimiento de las estrellas mientras giran alrededor del centro galáctico. Sin embargo, este método no es recomendable para galaxias distantes, ya que requeriría una resolución angular extrema.
En lugar de estrellas, los astrónomos también siguen el movimiento de megamáseres (objetos astrofísicos que emiten intensas ondas de radio y se encuentran cerca del centro de algunas galaxias), pero son escasos. La Vía Láctea, por ejemplo, no tiene ninguno. Otra técnica consiste en seguir el movimiento del gas ionizado en el bulbo central de una galaxia, pero es un método más adecuado para el estudio de las galaxias elípticas, dejando pocas opciones para determinar la masa de los agujeros negros supermasivos en las galaxias espirales.
Imagen compuesta de la galaxia espiral barrada NGC 1097. Al estudiar el movimiento de dos moléculas, ALMA pudo determinar que el agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia posee una masa 140 veces mayor que nuestro Sol. Las observaciones de ALMA están en rojo (HCO+) y verde/naranjo (HCN) superpuestas en una imagen óptica captada con el telescopio espacial Hubble. Crédito: ALMA (NRAO/ESO/NAOJ), K. Onishi; Telescopio espacial Hubble de NASA/ESA; NRAO/AUI/NSF.
Sin embargo, los nuevos resultados de ALMA demuestran un método hasta ahora inédito, abriendo nuevas posibilidades para el estudio de galaxias espirales y espirales barradas.
«Es la primera medición con ALMA que se ha hecho en una galaxia espiral o espiral barrada», señala Kartik Sheth, astrónomo del Observatorio Radioastronómico Nacional de Estados Unidos en Charlottesville (Virginia, EE.UU.) y coautor del artículo. «Al analizar las observaciones extraordinariamente detalladas de ALMA, sorprende cuánto coinciden con estos modelos consagrados. Es alentador pensar que ahora podemos aplicar esta técnica a otras galaxias similares y comprender mejor cómo estos objetos increíblemente masivos afectan a las galaxias que los albergan.»
Como las teorías actuales muestran que las galaxias y sus agujeros negros supermasivos evolucionan en conjunto – cada uno afectando la evolución del otro – esta nueva técnica de medición podría arrojar luz sobre la relación entre las galaxias y los agujeros negros supermasivos que cobijan.
Las observaciones futuras de ALMA seguirán afinando esta técnica y ampliando sus aplicaciones a otras galaxias del tipo espiral.
Fuente: ALMA