{"id":84316,"date":"2009-05-01T00:00:00","date_gmt":"2009-05-01T00:00:00","guid":{"rendered":"http:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/2009\/05\/01\/y-el-agujero-estaba-al-lado\/"},"modified":"2017-01-24T17:29:46","modified_gmt":"2017-01-24T19:29:46","slug":"y-el-agujero-estaba-al-lado","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/y-el-agujero-estaba-al-lado\/","title":{"rendered":"Y el agujero estaba al lado"},"content":{"rendered":"

\"Astronomia_montado\"MONTAJE DE FOTOS de Miguel Boyayan y Nasa\/HST<\/span><\/a>En medio de la constelaci\u00f3n de los Perros de Caza, en esta \u00e9poca del a\u00f1o visible en el cielo del Hemisferio Norte al comenzar la noche, existe una galaxia espiral similar a la V\u00eda L\u00e1ctea que desde hace d\u00e9cadas suscita la curiosidad de astr\u00f3nomos y astrof\u00edsicos. Identificada por el astr\u00f3nomo franc\u00e9s Pierre M\u00e9chain en 1781 y catalogada con el n\u00famero 94 por su maestro, Charles Messier, esta galaxia conocida por la sigla M 94 se parece a la mayor\u00eda de las galaxias espirales. Ubicada a tan s\u00f3lo 15 millones de a\u00f1os luz de la Tierra, alberga decenas de miles de millones de estrellas en una zona esf\u00e9rica central (o n\u00facleo) y otras decenas de miles de millones en un disco achatado de gas y polvo. La regi\u00f3n central de esa galaxia, que ocupando un \u00e1rea menor que la del Sistema Solar, emite un tipo de luz distinta que la que producen las estrellas. Este brillo concentrado en un espacio tan restringido suele indicar la presencia de un gigantesco agujero negro, que absorbe constantemente la materia de estrellas y las nubes de gas y polvo de alrededor. La luminosidad proviene del movimiento de la materia que se apresta a ser absorbida: cerca del agujero, entra en movimiento de tirabuz\u00f3n a velocidades tan elevadas que se transforma en energ\u00eda y escapa hacia el espacio en forma de radiaci\u00f3n electromagn\u00e9tica desde la m\u00e1s tenue, como las ondas de radio, hasta la m\u00e1s energ\u00e9tica, como los rayos gama, pasando por la luz visible.<\/p>\n

En las \u00faltimas d\u00e9cadas, diversos grupos de investigaci\u00f3n de Brasil y del exterior otearon las entra\u00f1as de esta galaxia, tambi\u00e9n conocida por la sigla NGC 4736, con los m\u00e1s potentes telescopios disponibles, pero no lograron localizar el agujero negro que esperaban encontrar. Algunos astrof\u00edsicos llegaron a proponer otros fen\u00f3menos para explicar el origen de tanta luminosidad, como la colisi\u00f3n de vientos ultrarr\u00e1pidos o el traslado de la energ\u00eda de las estrellas a las nubes de gas (fotoionizaci\u00f3n). Pero las evidencias recientes segu\u00edan indicando que los agujeros negros estar\u00edan en el origen de la mayor parte de las galaxias, y sirven como una especie de soporte sobre el cual \u00e9stas se estructuran.<\/p>\n

Al cabo de casi tres a\u00f1os analizando im\u00e1genes obtenidas con uno de los mayores telescopios \u00f3pticos apostados en Tierra el Gemini Norte, instalado en las monta\u00f1as de Mauna Kea, en Hawai, con un espejo de 8,1 metros de di\u00e1metro, el astrof\u00edsico brasile\u00f1o Jo\u00e3o Steiner finalmente obtuvo pruebas inequ\u00edvocas de que la M 94 efectivamente alberga un agujero negro voraz, uno de los m\u00e1s cercanos al Sistema Solar. Pero, para sorpresa de todos, incluso de Steiner, no se encuentra donde os investigadores estimaban que deber\u00eda estar<\/p>\n

\"ProcessedSloan Digital Sky Survey<\/span><\/a>Con una masa millones de veces superior a la del Sol concentrada en un espacio reducido, los agujeros negros ejercen una atracci\u00f3n gravitacional sumamente intensa sobre las estrellas m\u00e1s cercanas, y pueden incluso consumir a las que se les acercan en demas\u00eda. Virtualmente sujetas a \u00e9stos por la gravedad, las estrellas vecinas contribuyen para atraer a las m\u00e1s distantes y as\u00ed sucesivamente, como si los agujeros negros fueran imanes colosales que estructuran la galaxia. Por esta raz\u00f3n, se imagina que son el centro de las galaxias. Pero no fue eso lo que vieron que Steiner y su equipo. En la M 94, el agujero negro no est\u00e1 en el centro, sino un poco desplazado (alrededor de 10 a\u00f1os luz) hacia la periferia. Era tan obvio que deber\u00eda encontrarse en el centro de la galaxia que nunca se imagin\u00f3 que estuviese en otro lugar, comenta Steiner, docente del Instituto de Astronomia, Geof\u00edsica y Ciencias Atmosf\u00e9ricas de la Universidad de S\u00e3o Paulo (IAG-USP).<\/p>\n

El hallazgo del grupo de Steiner no se debe \u00fanicamente al poder de ampliaci\u00f3n de im\u00e1genes del Gemini, un telescopio que \u00e9l mismo ayud\u00f3 a construir y en el cual los investigadores brasile\u00f1os disponen de aproximadamente 20 noches de observaci\u00f3n por a\u00f1o. Resulta principalmente de una estrategia de an\u00e1lisis de la informaci\u00f3n perfeccionada por el astrof\u00edsico de la USP y su equipo durante los \u00faltimos dos a\u00f1os y presentada en un art\u00edculo publicado este mes en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. En colaboraci\u00f3n con los astrof\u00edsicos Roberto Menezes y Tiago Ricci, de la USP, y Alexandre Oliveira, de la Universidad Vale do Para\u00edba, interior de S\u00e3o Paulo, Steiner perfeccion\u00f3 un m\u00e9todo estad\u00edstico empleado en otras \u00e1reas de la ciencia (el an\u00e1lisis de componentes principales) y lo utiliz\u00f3 para filtrar la inmensa cantidad de datos generada mediante una poderosa t\u00e9cnica de observaci\u00f3n astron\u00f3mica reciente, la espectrograf\u00eda de campo integral.<\/p>\n

En la espectrograf\u00eda de campo integral, la imagen de un \u00e1rea del cielo equivalente a la de la punta de un l\u00e1piz vista a la distancia de un metro es focalizada sobre un conjunto de lentes microsc\u00f3picas conectadas v\u00eda fibra \u00f3ptica a un poderoso espectr\u00f3grafo. Este\u00a0 aparato descompone la luz en los diferentes niveles de energ\u00eda del espectro electromagn\u00e9tico.<\/p>\n

Filtro de luz
\n<\/strong>En el caso del Gemini Norte, la luz captada de una estrella o de una galaxia converge hacia 500 microlentes que, unidas, caben en la superficie de una moneda de diez centavos. Cada microlente recibe la luz de un punto distinto de esa imagen y la separa en 6 mil niveles de energ\u00eda, que indican la cantidad y la variedad de elementos qu\u00edmicos hallados en aquella regi\u00f3n del espacio. Es importante identificar la composici\u00f3n qu\u00edmica de una determinada regi\u00f3n porque, en rigor, todo lo que existe en el Universo, desde las estrellas hasta los seres vivos, est\u00e1 formado por diferentes combinaciones de 116 elementos qu\u00edmicos originados en el interior de las estrellas.<\/p>\n

\"Astronomia_Cubo\"Miguel Boyayan<\/span><\/a>Pero la espectrograf\u00eda de campo integral genera un volumen impresionantemente grande de datos, millones de veces mayor que el obtenido con las estrategias de investigaci\u00f3n de los cielos que hicieron que la astronom\u00eda avanzara en el siglo pasado. El problema entonces dej\u00f3 de ser c\u00f3mo obtener la informaci\u00f3n y pas\u00f3 a ser qu\u00e9 hacer con tanta informaci\u00f3n una espectrograf\u00eda de campo integral del Gemini produce 30 millones de datos por cada imagen. No logr\u00e1bamos interpretar toda esa informaci\u00f3n y la mayor parte sencillamente se descartaba, explica Steiner.<\/p>\n

Hasta la d\u00e9cada de 1990, el conocimiento sobre los planetas, las estrellas y las galaxias progres\u00f3 impulsado por dos t\u00e9cnicas empleadas por separado: la observaci\u00f3n por medio de telescopios con poder de ampliaci\u00f3n centenas de veces superior al de los usados por Galileo a comienzos del siglo XVII y mediante el an\u00e1lisis de la luz de los objetos celestes a trav\u00e9s de la espectrograf\u00eda, desarrollado por el f\u00edsico alem\u00e1n Robert Bunsen a fines del siglo XIX. Equipos m\u00e1s sofisticados permitieron unir ambas t\u00e9cnicas, inicialmente suministr\u00e1ndoles a los investigadores las informaciones sobre el espectro de luz y por consiguiente de la composici\u00f3n qu\u00edmica? de un \u00fanico punto de cada imagen.<\/p>\n

Un astrof\u00edsico que, adem\u00e1s de la forma, deseara conocer razonablemente la composici\u00f3n qu\u00edmica y la poblaci\u00f3n de estrellas de una galaxia como la M 94 deb\u00eda hacer mediciones del espectro en distintos puntos de la misma. Era un proceso lento y trabajoso como el que encara alguien que intenta conocer la temperatura del agua de un lago sumergiendo un term\u00f3metro en varios puntos. Con el perfeccionamiento de la espectrograf\u00eda, se hizo posible obtener de un solo tir\u00f3n los datos de energ\u00eda a lo largo de toda una l\u00ednea imaginaria que corta el objeto observado, y ahora, con la espectrograf\u00eda de campo integral, de toda su superficie.<\/p>\n

Las informaciones obtenidas mediante esta forma de espectrograf\u00eda generalmente se representan en un gr\u00e1fico tridimensional con ejes perpendiculares entre s\u00ed que tienen forma de cubo, raz\u00f3n por la cual se lo conoce entre los expertos como cubo de datos. Es un gr\u00e1fico similar a aqu\u00e9l en que se representan las tres magnitudes espaciales (ancho, altura y profundidad) del living de una casa. Pero en los cubos de datos construidos con informaciones de im\u00e1genes de astronom\u00eda, tan s\u00f3lo dos de las dimensiones son espaciales (la altura y el ancho), toda vez que las im\u00e1genes obtenidas por los telescopios son bidimensionales. La tercera dimensi\u00f3n, que corresponder\u00eda a la profundidad, suele representarse con los niveles de energ\u00eda (espectro). El problema con los cubos de datos generados mediante esta t\u00e9cnica ha sido evaluar la cantidad impresionante de informaci\u00f3n de manera tal que se logre extraer alg\u00fan significado f\u00edsico de las mismas, comenta el astrof\u00edsico Keith Taylor, del Observatorio Anglo-australiano, con sede en Epping, Australia, uno de los pioneros en el uso de cubos de datos en astronom\u00eda.<\/p>\n

Fue en 2007 que Steiner, con las im\u00e1genes del Gemini en manos y no conforme con la falta de una herramienta matem\u00e1tica que le permitiera utilizar la monta\u00f1a de datos que hab\u00eda recabado, salio en busca de una soluci\u00f3n. Prob\u00f3 diversas alternativas y not\u00f3 que el an\u00e1lisis de componentes principales podr\u00eda serle \u00fatil. Esta herramienta estad\u00edstica busca asociaciones entre datos no siempre claramente relacionados y permite eliminar las redundancias, comunes en las espectrograf\u00edas de campo integral de una galaxia, explica el astrof\u00edsico Roberto Cid Fernandes, de la Universidad Federal de Santa Cantarina (UFSC). Por eliminar aquello que es innecesario, el an\u00e1lisis de componentes principales hace posible usar el m\u00ednimo de datos para representar el fen\u00f3meno con el m\u00e1ximo de realismo posible, agrega Fernandes, otro colaborador de Steiner, quien anteriormente hab\u00eda buscado infructuosamente el agujero negro de la galaxia M 94 y hab\u00eda planteado una explicaci\u00f3n alternativa para el brillo de la regi\u00f3n central de la galaxia.<\/p>\n

Un truco matem\u00e1tico
\n<\/strong>En el an\u00e1lisis de datos distribuidos en varias dimensiones, esta herramienta estad\u00edstica ubica primeramente aqu\u00e9llas que concentran la mayor cantidad de informaciones y luego las que re\u00fanen el segundo grupo en cantidad, y as\u00ed\u00a0 sucesivamente, dice el astrof\u00edsico Laerte Sodr\u00e9 J\u00fanior, de la USP, experto en aplicaci\u00f3n del an\u00e1lisis de componentes principales a la astronom\u00eda. Es como si el estudio de la colecci\u00f3n de libros de una casa indicase que \u00e9sta puede ser mejor representada en primer lugar por los ejemplares de la biblioteca, en segundo lugar por los libros del estante del living y en tercer lugar la peque\u00f1a pila ubicada al lado de la cama. En resumen, es una estrategia destinada a reorganizar los datos por cantidad y relevancia.<\/p>\n

Sin embargo, la herramienta estad\u00edstica \u00fanicamente no resuelve las dificultades impuestas por el an\u00e1lisis del cubo de datos. Steiner, Menezes, Ricci y Oliveira desarrollaron entonces un procedimiento matem\u00e1tico que realza las caracter\u00edsticas atenuadas de las im\u00e1genes astron\u00f3micas. Esa mejora redund\u00f3 en una forma poderosa de extraer informaci\u00f3n del cubo de datos, comenta Steiner, que apuesta incluso que este abordaje ir\u00e1 m\u00e1s all\u00e1 de la astrof\u00edsica y se volver\u00e1 \u00fatil en otras \u00e1reas de la ciencia que, pese a ser distintas, muchas veces estructuran la informaci\u00f3n de manera similar.<\/p>\n

Seg\u00fan Steiner, las diez primeras im\u00e1genes son suficientes para recuperar el 99,9% de la informaci\u00f3n contenida en el cubo de datos, que en el caso de la galaxia M 94, contiene 6 mil im\u00e1genes. Este abordaje tambi\u00e9n ayuda a seleccionar y reagrupar los datos que interesan, eliminando lo que no interesa, como si fueran sucesivos filtros. Para llegar al agujero negro de la galaxia M 94, el grupo de Steiner elimin\u00f3 el primer grupo de datos, que representaba a todas las estrellas, y luego la informaci\u00f3n sobre el gas y el polvo. Reci\u00e9n entonces lograron observarlo. Las evidencias de que ese\u00a0 agujero negro efectivamente existe nunca fueron tan convincentes, comenta Fernandes, de la UFSC. Como la se\u00f1al que emite es muy d\u00e9bil, los m\u00e9todos tradicionales no lograr\u00edan encontrarlo.<\/p>\n

Esta estrategia es un tanto distinta que la adoptada habitualmente en astrof\u00edsica y en otras \u00e1reas de la ciencia. En general, el investigador formula una pregunta y se vale de los m\u00e9todos disponibles en busca de la respuesta. Con este abordaje, dice Steiner, la respuesta es dada sin que se haya hecho la pregunta. Lo complicado es saber interpretar los resultados que la t\u00e9cnica muestra, a\u00f1ade Fernandes. Ellos ni siquiera se preguntaron si hab\u00eda un agujero negro en la M 94. Sencillamente lo encontraron, escondido all\u00ed donde nadie pensar\u00eda en buscarlo, de manera similar al que observaron en otra galaxia, la M 58 o NGC 4579, ubicada en la constelaci\u00f3n de Virgo.<\/p>\n

En un trabajo de arqueolog\u00eda estelar reci\u00e9n concluido, Steiner y Fernandes plantean una explicaci\u00f3n para que el agujero negro de la M 94 est\u00e9 donde no deber\u00eda estar: formada hace 12 mil millones de a\u00f1os, en la infancia del Universo, la M 94 choc\u00f3 hace dos mil millones con una galaxia menor. Ese encontronazo de proporciones c\u00f3smicas desplaz\u00f3 al agujero negro de su posici\u00f3n original. Cuando alcance el equilibrio, dice Steiner, regresar\u00e1 al lugar en que deber\u00eda estar, en el centro de la galaxia, aunque eso tarde un mill\u00f3n de a\u00f1os.<\/p>\n

Los proyectos
\n1.<\/strong> Diferenciaci\u00f3n de modelos para Liners (06\/05203-3<\/a>); Modalildad <\/strong>Beca de maestr\u00eda;\u00a0Coordinador:<\/strong>\u00a0Jo\u00e3o Steiner – IAG\/ USP; Bec\u00e1rio <\/strong>Roberto Bertoldo Menezes
\n2.<\/strong> An\u00e1lisis de componentes principales de una muestra de galaxias Seyferts cercanas (05\/03323-9<\/a>);\u00a0Modalidad\u00a0<\/strong>Beca de maestr\u00eda; Coordinador<\/strong>\u00a0Jo\u00e3o Steiner – IAG\/USP;\u00a0Bec\u00e1ria<\/strong>\u00a0Tiago Vecchi Ricc<\/p>\n

Art\u00edculo cient\u00edfico
\n<\/strong><\/em>STEINER, J. E. et al<\/em>. PCA Tomography: how to extract information from data cubes.<\/a> Monthly Notices of the Royal stronomical Society<\/strong>. v. 370. may. 2009.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"An\u00e1lisis de la informaci\u00f3n revela un agujero negro fuera de la galaxia M 94","protected":false},"author":16,"featured_media":0,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_acf_changed":false,"_exactmetrics_skip_tracking":false,"_exactmetrics_sitenote_active":false,"_exactmetrics_sitenote_note":"","_exactmetrics_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[179],"tags":[274],"coauthors":[105],"class_list":["post-84316","post","type-post","status-publish","format-standard","hentry","category-tapa","tag-astronomia-es"],"acf":[],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/84316","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/users\/16"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/comments?post=84316"}],"version-history":[{"count":0,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/posts\/84316\/revisions"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/media?parent=84316"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/categories?post=84316"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/tags?post=84316"},{"taxonomy":"author","embeddable":true,"href":"https:\/\/revistapesquisa.fapesp.br\/es\/wp-json\/wp\/v2\/coauthors?post=84316"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}