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Astrofísica

Un agujero negro espejado

Un cono de iones refleja la imagen de un misterioso objeto ubicado en el centro de una galaxia

AURORE SIMONNET / SONOMA STATE UNIVERSITY / NASADesde hace casi medio siglo, los astrofísicos catalogan regiones del espacio tan densas y compactas, y dotadas de un enorme campo gravitacional, que nada escapa de ellas, ni siquiera la luz. Hasta ahora han sido identificados agujeros negros, tal como se les denomina genéricamente a esos puntos del Universo en que el espacio y tiempo se encuentran deformados, de los más diversos tipos y tamaños. Para quedarnos tan sólo con dos casos extremos, poco más del 1% de las estrellas conocidas pueden al final de sus vidas convertirse en pequeños succionadores de materia, y la mayoría de las galaxias, o quizá todas, alberga en su interior agujeros negros supermasivos, con masa superior a la de millones o miles de millones de soles.

Un fuerte indicio de la existencia de una nueva variante de estos objetos de naturaleza singular surgió a partir del trabajo del astrofísico João Steiner, de la Universidad de São Paulo (USP), junto a dos de sus alumnos de doctorado, Tiago Ricci y Roberto Menezes, ambos becarios de la FAPESP.Mediante el empleo de un sofisticado método de análisis de datos tridimensionales que ellos mismos inventaron, los investigadores encontraron un agujero negro espejado –es decir, un agujero negro y suimagen proyectada en un cono de iones de hidrógeno que se comporta como un espejo– en el centro de la NGC 7097, una galaxia elíptica ubicada en la constelación austral de Grus, a aproximadamente 105 millones de años luz de la Tierra. “Es la primera vez que se registra este fenómeno, previsto anteriormente sólo en teoría”, dice Steiner, quien publicará un artículo sobre el hallazgo en la revista científica Astrophysical Journal Letters.

El agujero negro y su imagen se encuentran tan cerca que es casi imposible distinguirlos. La distancia que los separa es del orden del 20% de un segundo de arco, una medida empleada en astronomía que equivale a 1/3.600 de un ángulo con un cierto grado de longitud. En otras palabras, nada se interpone entre el objeto real y el virtual. “Nuestro método permite ver dos puntos ubicados en el centro de la galaxia en donde otras técnicas permiten ver tan sólo uno”, afirma Steiner (lea la explicación en la parte inferior) .

Por definición, un agujero negro no puede observarse en ninguna de las longitudes de la onda electromagnética. Por ende, no existe una prueba fehaciente acerca de su existencia, solamente indicios indirectos. Poco antes de ser tragada por un agujero negro, la materia está tan caliente que libera energía bajo la forma de radiación, como los rayos X.Fuentes misteriosas o inexplicables de radiación en ciertos puntos del Universo, como en el centro de las galaxias cuyo un núcleo aún está activo, son interpretadas por los astrofísicos como asociadas a agujeros negros.

060-061_Buraco Negro_183En el caso de la NGC 7097, las evidencias de la presencia de un objeto con esas características fueron captadas por un espectrógrafo de campo integral instalado en el telescopio Gemini Sur, ubicado en Cerro Pachón, en Chile, un proyecto internacional que tiene a Brasil es uno de sus socios. Ese instrumento genera informaciones sumamente detalladas sobre el cielo y el objeto observado en forma de cubo de dados, en 3D.Dos dimensiones del cubo son espaciales: imágenes bidimensionales que representan la altura y el ancho de la región analizada. La tercera dimensión, equivalente a la profundidad, es dada en forma de un gráfico del espectro de las llamadas líneas de emisión de energía, obtenido con base en el objeto estudiado. Este tipo de espectrógrafo produce tanta información que la extracción de datos relevantes para la realización de estudios científicos es solamente parcial, y no optimizada de manera matemática.

Para subsanar esta limitación, Steiner y sus alumnos crearon hace dos años un método estadístico de análisis de los llamados componentes principales de los cubos de datos (lea el artículo de Pesquisa FAPESP de la edición 159, de mayo de 2009). Inspirada ligeramente en la tomografía usada en medicina, dicha técnica filtra los registros producidos por el espectrógrafo, resume y ordena el 99,9% de los datos bajo la forma de un conjunto de cinco imágenes y sus respectivos gráficos. Solamente la primera foto contiene un 99,53% de la información del cubo de dados. Juntas, la segunda, la tercera, la cuarta y la quinta representan el restante 0,46%.

A modo de ejemplo, la imagen que reveló el espejo con la proyección del agujero negro de la NGC 7097 equivale al 0,02% de la información contenida en el cubo de datos sobre la galaxia. “Al principio tardaba meses empleando este método para extraer las informaciones”, afirma Tiago Ricci. “Pero ahora produzco las imágenes y los gráficos en dos días”.Por supuesto que interpretar esos datos es otra historia y ese trabajo sí puede demorar mucho tiempo. La técnica puede ser útil para echar luz sobre fenómenos sutiles del Universo. “Puede revelar una señal débil ‘escondida’ en medio a otra más fuerte, como es el caso de la firma de agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias, en donde la luz es dominada por la emisión de las estrellas”, afirma la astrofísica Thaisa Storchi-Bergmann, de la Universidad Federal de Río Grande do Sul (UFRGS), quien también emplea el método.

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