Publicado en Nature: Los dos superagujeros negros más grandes conocidos

La observación de dos superagujeros negros de unos 10 000 millones de masas solares en el centro de sendas galaxias elípticas es importante porque nos da información sobre cómo coevolucionan las galaxias y los superagujeros negros. Se cree que los superagujeros negros son los motores de los cuásares (o galaxias activas), muy abundantes en el pasado remoto, pero que se encuentran inactivos en las galaxias más cercanas a nosotros. Como determinar la masa de los superagujeros negros galácticos solo es posible para las galaxias más cercanas, es difícil saber qué relación hay entre los cuásares y las galaxias actuales. Ciertas teorías afirman que cuando los cuásares se apagaron se formaron las galaxias inactivas actuales, el problema es que el motor de los cuásares tienen que ser superagujeros negros miles de veces más masivos que el de nuestra Vía Láctea. Los dos nuevos superagujeros negros podrían ser los dos primeros ejemplos conocidos que confirman estas teorías. Aunque también podrían ser el resultado de la fusión de galaxias (que conlleva la fusión de sus superagujeros centrales). Para salir de dudas habrá que observar otros ejemplos de superagujeros negros supermasivos, algo que no es fácil con las técnicas de observación actuales. Nos los ha contado Michele Cappellari, “Astrophysics: Monster black holes,” Nature 480: 187–188, 08 December 2011 [arXiv:1205.4379], haciéndose eco del artículo técnico de Nicholas J. McConnell et al., “Two ten-billion-solar-mass black holes at the centres of giant elliptical galaxies,” Nature 480: 215–218, 08 December 2011.

Para estimar la masa de los superagujeros negros en el centro de una galaxia es necesario estudiar el mapa de velocidades de las estrellas que se encuentran en la parte central de dicha galaxia. Estas velocidades dependen de la masa total del bulbo central de la galaxia. Utilizando aproximaciones empíricas es posible separar la masa del superagujero negro de la masa de la materia estelar que forma dicho bulbo. Por ello las incertidumbres en estos cálculos son importantes. El nuevo artículo calcula la masa del superagujero negro de la galaxia NGC 3842, que se encuentra en el cúmulo galáctico Abell 1367, en unos 9,7 GMs (miles de millones de masas solares) dentro del intervalo de 7,2 a 12,7 GMs, con una confianza del 68%. Para la galaxia NGC 4889, que se encuentra en el cúmulo de Coma (Abell 1656), el nuevo artículo ha calculado una masa de 21 GMs, dentro del intervalo entre 6,0 y 37 GMs con una confianza del 68%. ¿Por qué tanta incertidumbre en NGC 4889? El problema es la gran dispersión estadística en la medida del valor de las velocidades estelares en esta galaxia; además el valor obtenido depende mucho del cuadrante considerado alrededor del centro galáctico; en el cuadrante con menor velocidad se estima un valor de 9,8 GMs y en el de mayor velocidad un valor de 27 GMs. Debido a esta gran incertidumbre, los autores no se atreven a afirmar con rotundidad que el superagujero negro de NGC 4889 sea mayor que el de NGC 3842 y en su caso podría no ser mucho mayor. Aún así, en la wikipedia y otras fuentes se indica que el superagujero negro central de la galaxia NGC 4889 es el mayor conocido con una masa de 21 GMs; en mi opinión la incertidumbre en este valor es demasiado grande como para poder afirmar con rotundidad que es más grande que el de NGC 3842; de todas formas, estas minucias importan poco.

Los superagujeros negros de los cuásares se estima que tienen masas superiores a 10 GMs; el corrimiento al rojo z de estos cuásares, entre 2 y 4,5, indica que los vemos como eran cuando el universo tenía entre 1400 y 3300 millones de años tras la gran explosión. Los superagujeros negros de NGC 3842 y NGC 4889 podrían ser la primera prueba de que cuando se “apagan” los cuásares dan lugar a galaxias elípticas con núcleos inactivos. Habrá que esperar a futuras estimaciones de la masa de los superagujeros negros de otras galaxias para confirmar estas ideas.

13 pensamientos en “Publicado en Nature: Los dos superagujeros negros más grandes conocidos

  1. Una sola cosa no me queda clara: si los agujeros negros están hechos de espacio-tiempo y no tienen masa ¿cómo es que se les puede medir en masas solares? ¿acaso por condensación gravitatoria? Digo, si se trata de densidad y de compresión espaciotemporal dando la masa, bastaría con dilatar la materia para obtener un espacio plano de Minkowski y este espacio euclídeo aunque en menor medida-fuerza seguiría gravitando-mediando-acoplando. Al grano: si la gravedad es una fuerza real (centrípeta) en vez de una fuerza ilusoria que deforma el espacio en inmendiaciones (centrífuga), si es introyectiva como la pensaba Newton y se descomprime en espacio y condensa en materia, la relatividad general no la concibió correctamente y el gravitón nunca se encontrará ¿o quizá toda fuerza real conlleve su componente imaginario? Espero se entienda.

    • La verdad no entendí nada de lo que pusiste después de la segunda línea pero en cuanto a lo que dices en la primera…recuerda que los agujeros negros son estrellas, y que la razón de que deformen tanto el espacio-tiempo es que tienen una masa enorme; si que tienen materia, la de la estrella que los originó, lo que ocurre es que esa materia está condensada en un espacio tan pequeño que su densidad es enorme y por tanto también lo es la fuerza de gravedad en sus cercanías (una gran curvatura del espacio-tiempo en el marco de la RG). A grandes distancias como las de las estrellas que cuyas velocidades se miden en ese artículo el comportamiento de estas es el mismo que el que se esperaría en el caso newtoniano para una masa de esa magnitud y de ahí se deduce cual es esta.

      • En este caso de agujeros negros supermasivos se supone que han crecido a ese tamaño fusionándose con otros agujeros negros y tragándose mas estrellas.

      • No se entiende, más claro: el espaciotiempo gravita supongamos, luego condensa en materia y masa estelares con lo que gravita aún más, luego se comprime más y más y convierte en estrella de neutrones, quark-gluones, preones y agujero negro de solamente espacio-tiempo por derrumbe gravitatorio ¿la gravedad radica en la masa entonces? Ahora lo dije claramente.

  2. Albert, tienes razón, hablando de forma estricta se trata de modelo teóricos consensuados por la mayoría de los cosmólogos y astrofísicos. Aún así en el artículo en Nature afirman que

    Models with no black hole are ruled out at the 99.996% confidence level (Δχ^2 = 17.1).

  3. Alberto, como supongo bien sabes, el efecto túnel tiene sentido en un espacio-tiempo , digamos, ‘normal’.

    No es el caso del interior de un ‘supuesto ‘ agujero negro, objeto que, coincido contigo, a dia de hoy, es hipotético.

    En realidad, lo observado podría ser una estrella de materia oscura :).

    Ya, ya lo se, es una broma, con dos entes hipotéticos, que aquí casan bien.

    Mas en serio, incluso ‘aceptando’ su existencia, y ‘aceptando’ que en su interior, sigan siendo operativo el ‘espacio-tiempo’ ‘normal’, y por tanto, la mecanica cuantica, y por tanto, el ‘efecto tunel’.

    Al acercarse a ese ‘pozo infinito’ de energia negativa (No positiva, que es donde el efecto tunel normal ocurre), la particula se enfrenta a un pozo muy , muy ancho, para que la probabilidad e tunneling, sea apreciable.

    Te recuerdo que un tipico efecto tunneling, ‘casi-macroscopico’, se da en los diodos de efecto Tunel.

    En ellos, las particulas que lo ‘atraviesan’, son electrones, con velocidades del orden del 10% de ‘c’.

    Y el ancho de la barrera, del orden de 0.1 micra.

    Puedes localizar en la web la vieja ecuacion de transito, la que te da la probabilidad, en funcion de la altura de la barrera de potencial frente a la energia de la particula, y del ancho de la barrera.

    No creo que salga ni de lejos la posibilidad de discos de acreecion hechos de piedras, con esas dimensiones.

    Saludos.

    Y repito lo que en su dia dije.

    Una ‘teoría’ que en ‘teoría’ explica todo sobre la gravedad, pero que jamas ha sido capaz de modificar ni la millonésima del pelo de una hormiga, tras mas de 100 años,,,,,,,,,,,no me parece muy seria.

    Einstein, Freud, Marx, en mi modesta opinión, han sido arquitectos de destrucción cultural de occidente.

    Hoy, Occidente, es un simple esclavo del capital internacional.

    Me temo que hay tiempos, que no volverán, y me temo, que fueron los buenos tiempos, mejor dicho, los tiempos, de los buenos.

    J.

  4. Bueno esto no tiene relación con esta noticia pero me gustaría peguntar a Fracis que opina sobre los rumores de que el LHC ha descubierto la partícula de Higgs veáse http://www.ibtimes.com/articles/263021/20111207/god-particle-rumors-higgs-boson-discovery-cern.htm
    o también
    http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2071507/Higgs-boson-particle-close-says-CERN.html
    en unos 125 GeV/C2 con una fiabilidad de 3.5σ . Estos resultados los pretenden comunicar el Martes de la semana que viene.
    Si esto es cierto que consecuencias tiene?. Premio Nobel?, Existe nueva física con este valor? algunas consecuencias?
    A mi parece que 3.5 sigma es ya aunque no un descubrimiento duro ya un buen signo pues solo un 0.1% de las veces tal y como dice la noticia se trataría de falsos estadísticos.

    • Jaime, ya di mi opinión en este blog el 3 de diciembre pasado.

      Te resumo lo que dije. Ahora mismo no hay datos de colisiones suficientes para proclamar un descubrimiento del Higgs con una masa entre 125 y 126 GeV. Puede que se anuncien señales hasta 3,5 sigma, pero con los pocos datos que hay y teniendo en cuenta el binning utilizado, esta señal podría ser otra falsa alarma. La confirmación no vendrá hasta el verano próximo.

      Recuerda que tú y yo hayamos nacido el mismo día es poco probable, pero que haya dos personas que hayan nacido el mismo día en una sala con 30 personas es casi seguro (probabilidad mayor del 81%). Este efecto llamado “look elsewhere effect” es muy pronunciado cuando los datos se agrupan en un histograma con muchas barras (en el Higgs se usa un binning de 2 GeV y entre 114 y 141 es muy probable ver fluctuaciones estadísticas de 3 sigma en un bin y verlas en dos experimentos en el mismo bin es más probable que no verlas).

  5. Para las personas que no creen en la existencia de los agujeros¿Cómo explicarían el siguiente video hecho mediante observaciones en el infrarojo(que duraron 17 años) de las trayectoria de las estrellas en el centro de la Vía Láctea en dónde se puede observar claramente que algunas de las estrellas (en un radio de 30 días luz)describen órbitas keplerianas alrededor de un objeto central el cual no emite luz? Según mi opinión lo único que podría explicar este movimiento de las estrellas es la presencia de un agujero negro que aporte la gravedad suficiente para equilibrar la fuerza centrífuga desarrollada por esta estrellas en su trayectoria y evitar de que salgan despedidas hacia el exterior.

    video:http://www.youtube.com/watch?v=5P9Ib4-xuic

    más información en:http://www.mpe.mpg.de/ir/GC/index.php

    • El vídeo es espectacular (y lo recomiendo de vez en cuando desde la primera vez que lo ví en una charla), pero también se puede ser abogado del diablo. Las estrellas que se observan en el vídeo están muy cerca, varios días luz de Sgr A*, pero al mismo tiempo muy lejos ya que el superagujero negro central de la Vía Láctea (si existe) tiene un radio menor que un tercio de la órbita de mercurio alrededor del Sol (recuerda que la Tierra está a unos 3 minutos luz y que estas estrellas están a una distancia mil veces mayor).

      No es el mainstream en astrofísica y cosmología, pero se han propuesto varios tipos de materia exótica (estrellas negras, por ejemplo) que podrían explicar la observación del vídeo (su radio teórico, caso de que existieran, es de unas 10 veces el radio de Schwarschild lo que las hace compatibles con todas las observaciones conocidas). Por supuesto nadie ha observado esta materia exótica en laboratorio y para la mayoría es más fácil creer en agujeros negros que en materia exótica. Pero la puerta está abierta.

      En mi opinión los agujeros negros existen, pero no han pasado aún la prueba de fuego: que se observen las propiedades del disco de acreción de materia alrededor de algún agujero negro que son diferentes a las que tendría el disco de acreción alrededor de un objeto compacto que no fuera un agujero negro; estas propiedades están bien caracterizadas mediante simulaciones numéricas pero los telescopios y radiotelescopios actuales no tienen precisión suficiente para verificar estos detalles (se espera que en menos de 10 años se pueda obtener esta prueba, que dará el Premio Nobel a quien la realice). La otra prueba de fuego es la detección de ondas gravitatorias originadas por dos agujeros negros en interacción mutua (que también son diferentes a las de dos objetos compactos), pero esto tendrá que esperar a LISA que se está retrasando (hace poco leí un artículo del año 2000 que afirmaba que LISA estaría en órbita en 2011 y ahora mismo, ya acabó el acuerdo NASA y ESA en 2011, no sabemos si lo estará en 2020, para la ESA no es fácil soportar ella sola el coste).

      En resumen, los agujeros negros existen (hay demasiadas pruebas a favor) pero acepto que haya quien dude de su existencia.

  6. ¿Es posible que los agujeros negros no sea, en realidad una singularidad espacio-temporal sino que al llegar a cierta deformación espacio-temporal las leyes de la relatividad dejen paso a las cuánticas por ejemplo, como sucede en el caso de los superfluidos por ejemplo?

    • El_tonto_del_pueblo, un agujero es un censor de una singularidad, es una región que atrapa la singularidad en su interior gracias al horizonte de sucesos para que no “moleste” al resto del universo.

      Todo el mundo cree que la teoría correcta de la gravedad cuántica explicará lo que ocurre cerca de la singularidad clásica y la eliminará como predicción teórica. Pero como nadie conoce la teoría cuántica de la gravedad todavía y opciones como las teorías de cuerdas no indican nada al respecto salvo que la singularidad se “suaviza” pues no existen las distancias inferiores a la longitud de Planck.

      Tu “¿es posible?” es un mero deseo, por ahora, pero es el deseo de todos los que investigan en gravedad cuántica.

  7. El tema de los agujeros negros es muy fascinante, pero es el resultado de la muerte de una estrella, cuando esta logra superar el lìmite de Chandra Checar que como una supernova produce un acontecimiento energètico incomensurable, compàrable al de la explosiòn de toda una galaxia y como un desbalance de las fuerzas internas de dicha estrella (luego de la explosiòn), se produce el disco de acreciòn del agujero negro, que constituye el horizonte de sucesos y asì sucesivamente.

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