Investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) -Alister Graham, Nicola Caon, Peter Erwin e Ignacio Trujillo- han descubierto una nueva conexión fundamental entre los agujeros negros supermasivos –los objetos singulares más masivos del Universo- y las galaxias en cuyo centro residen. Esta conexión se ha establecido estudiando la distribución global de las estrellas en las galaxias, cuya concentración resulta estar relacionada con la masa del agujero negro central. El hallazgo será publicado en la revista especializada The Astrophysical Journal Letters.
Los agujeros negros supermasivos son objetos cuya masa es entre un millón y mil millones de veces la masa del Sol. Aún así, el tamaño del "horizonte de sucesos" (superficie que rodea a un agujero negro de cuyo interior no puede escapar ningún rayo luminoso por la intensidad del campo gravitatorio) que marca la frontera de un agujero negro de un millón de masas solares es sólo unas cuatro veces mayor que nuestra estrella, pues se trata de objetos extraordinariamente densos. El Sol pesa 2 veces 1030 kg (casi medio millón de veces más pesado que la Tierra) y tiene un diámetro de 1,4 millones de kilómetros. Estos agujeros negros supermasivos parecen encontrarse en el centro de un gran número de galaxias, la nuestra entre ellas.
La distribución global de estrellas en las galaxias elípticas y en los núcleos de las galaxias espirales está directamente relacionada, según estas investigaciones, con la masa de un agujero negro supermasivo situado en el núcleo de la galaxia. Las galaxias más masivas no son simplemente versiones de mayor tamaño de galaxias menos masivas, como se ha creído en el pasado. Toda su estructura es diferente: las galaxias más masivas presentan una mayor concentración en torno a su centro. Ahora, se ha demostrado que el grado exacto de concentración presenta una gran correlación con la masa del agujero negro supermasivo central. "Este nuevo resultado proporciona una útil perspectiva sobre la formación tanto de las galaxias como de los agujeros negros que residen en su centro. Ahora sabemos que cualquier teoría viable sobre el crecimiento de los agujeros negros supermasivos debe tener en cuenta la estructura global de la galaxia que lo alberga", según Alister Graham, investigador responsable del proyecto.
Podría resultar completamente natural que las galaxias con mayor concentración de materia en torno a su centro –que son las que tienen fuentes de potencial gravitatorio más intensas- puedan aportar con mayor eficacia gas y materia para alimentar su agujero negro central. No obstante, los investigadores piensan que es posible que los procesos que dan forma a la galaxia y construyen el agujero negro central se afectan mutuamente. Aún queda abierta la cuestión de si existieron o no agujeros negros primordiales más pequeños antes de que se formaran las galaxias en torno a ellos.
Implicaciones observacionales
"Este descubrimiento –explica Alister- tiene asimismo implicaciones observacionales prácticas. La relación entre la masa del agujero negro central y la dispersión de velocidad de la galaxia significa que es posible hacer una estimación de la primera partiendo de la segunda. Desgraciadamente, se trata de un proceso que lleva mucho tiempo: para obtener la dispersión de velocidad, la luz de una galaxia debe antes ser dispersada en sus diferentes longitudes de onda (colores). Este procedimiento diluye el flujo galáctico y requiere, por tanto, tiempos de exposición largos". Con esta nueva relación, los astrónomos pueden estimar la masa de los agujeros negros directamente a partir de la imagen de las galaxias, midiendo la disminución de la luz desde su centro y determinando así su concentración. De este modo, miles de galaxias muy lejanas, a alto corrimiento al rojo, pueden ahora estudiarse de forma efectiva y barata. Los astrónomos esperan poder estudiar con mayor detalle la evolución de estos enigmáticos objetos, que parecen ser muy abundantes en el Universo.
Este trabajo se ha basado en los archivos de datos del telescopio espacial "Hubble" (NASA/ESA) y del Grupo de Telescopios "Isaac Newton", en el Observatorio del Roque de los Muchachos (La Palma).
