Qué ha pasado con la nube de gas G2 que iba a caer en Sagitario A* este verano

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Una nube de gas, llamada G2, de tres masas terrestres, se dirige hacia el agujero negro supermasivo del centro de nuestra galaxia, Sagitario A*. Cuando se descubrió en 2011 se estimó que en junio de 2013 alcanzaría el punto más cercano a Sgr A* de su órbita (a unas siete veces la distancia entre el planeta Neptuno y el Sol); a finales de 2012 se retrasó hasta septiembre de 2013. La última estimación, realizada por el equipo de Andrea Ghez (UCLA, Univ. California Los Angeles) este mes, retrasa el encuentro hasta marzo de 2014 (el equipo de Ghez estudia las estrellas que rodean a Sgr A* desde hace 20 años). Hay que destacar que entre octubre y febrero la observación por telescopios terrestres de Sgr A* no es posible, por lo que conviene que se retrase hasta marzo; aún así hay gran incertidumbre sobre cuándo ocurrirá. Las observaciones de G2 son muy difíciles y sin un modelo adecuado no es fácil predecir su trayectoria. Nos lo cuenta Ron Cowen, “Decade of the Monster. An infalling gas cloud and other new probes herald a revealing period for the Milky Way’s supermassive black hole,” Science 339: 1514-1516, 29 Mar 2013.

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El superagujero negro en el centro de nuestra galaxia (Sagitario A*)

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Un agujero negro no rotatorio simétrico tendrá un radio aparente mayor al ser observado bajo los efectos de lentes gravitatorias de su entorno (línea continua vs línea discontinua). Derecha: resultados de simulaciones del disco de acreción mediante magnetohidrodinámica compatible con la relatividad general.

En el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, se encuentra Sagitario A*. ¿Qué es? La opinión “oficial” es que se trata de un agujero negro supermasivo. ¿Podría ser otra cosa? ¿Podría ser otro tipo de objeto ultracompacto? ¿Hay evidencia de que esté tragándose la materia del centro de nuestro galaxia como haría un superagujero negro? Avery Broderick, del Canadian Institute of Theoretical Astrophysics, y sus colegas han estudiado numéricamente qué puede pasar con la materia y energía que cae en Sagitario A* debido a su gran masa. El resultado es que debería caer muchísima materia, luego si fuera un objeto ultracompacto se acumularía en su superficie, debería estar muy caliente y deberíamos ver dicha radiación térmica. Pero no la vemos. Esta es la mejor prueba hasta el momento de que Sagitario A* es realmente un agujero negro en el que la materia que atraviesa su horizonte de sucesos sencillamente desaparece en su interior. Nos lo cuenta David Shiga, “Vanishing matter points to black hole in Milky Way,” NewScientist 5 May 2009 , haciéndose eco del artículo de Avery E. Broderick, Abraham Loeb, Ramesh Narayan, “The Event Horizon of Sagittarius A*,” ArXiv, Submitted on 5 Mar 2009 (Astrophysical Journal 701: 1357-1366, august 2009).

Sagitario A* (Sgr A*) es una fuente puntual de ondas de radio localizada en el centro de la Vía Láctea extremadamente masiva y compacta. Las observaciones mediante infrarrojo cercano (NIR) de las estrellas masivas que se encuentran orbitando a su alrededor indican que su masa es M = 4.5 ± 0.4 × 106 M⊙ (masas solares) y que su distancia más cercana es de unos D = 8.4±0.4 kpc (kiloparsec), luego Sgr A* es un objeto supermasivo y ultracompacto, confinado en unas 40 UA (unidades astronómicas, 1 UA equivale al radio de la órbita de la Tierra alrededor del Sol). La luminosidad de Sgr A* es extremadamente baja, unos 1036 erg s−1, muchos órdenes de magnitud por debajo de la esperada según el límite de luminosidad de Eddingon, 6 × 1044 erg s−1.

Broderick et al. comparan dos escenarios posibles. La materia que cae en Sgr A* atraviesa un horizonte de sucesos y desaparece de la vista, con una lumonisdad aparente para el disco de acreción de Lacc, o por el contrario se acumula a velocidad nula en una superficie a cierta distancia, con una luminosidad aparente de Lsurf. Utilizando las medidas más recientes del entorno de Sgr A* mediante infrarrojos y interferometría de banda muy ancha (Very Long Baseline Interferometry, VLBI) obtienen un valor estimado de Lsurf/Lacc = 0.003. Si se tratara de un objeto exótico ultracompacto, estas observaciones requieren que el 99.6% de la energía que cae se libere en forma de radiación gravitatoria (que no vemos) antes de acumular alrededor de Sgr A*. No es imposible, pero muy improbable, luego prácticamente con total seguridad hay un horizonte de sucesos en Sgr A*.

Dibujo20090809_apparent_size_as_function_actual_object_size_by_nonspinning_black_hole_with_and_without_lensing_effects_continuous_and_dashed_linesSiendo el horizonte de sucesos de Sgr A* el más grande que podemos ver desde el punto de vista de la Tierra, ¿cuándo tendremos tecnología sufiente para resolverlo? La tecnología VLBI actual de 1.3  mm. (milímetros) no permite resolverlo. Un reciente white paper nos comenta en detalle qué avances tecnológicos en la próxima década son necesarioas para desarrollar tecnología que permita observaciones VLBI submilimétricas. Es un proyecto ambicioso pero factible. Sheperd Doeleman et al. “Imaging an Event Horizon: submm-VLBI of a Super Massive Black Hole. A Science White Paper to the Decadal Review Committee,” ArXiv, Submitted on 21 Jun 2009. Este artículo es muy interesante y nos devela todos los estudios que se pretende desarrollar con dicha tecnología para definitivamente elevar a realidad indiscutible la existencia de horizontes de sucesos y con ellos de agujeros negros.

Una de las cosas más interesantes que se prentenden observar son los llamados puntos calientes (hot spots) en el disco de acreción de Sgr A*, que orbitaran al superagujero negro y nos darán una imagen distintiva muy difícil de rebatir. La imagen que os muestro es producto de simulaciones numéricas de lo que se debería de ver dentro de una década si todo va bien. Espectacular.