Galaxiasde núcleo activo Por Edgar A. Ramírez y Pedro Paulo B. Beaklini Las galaxias son conglomerados de otros 100 000 millones de estrellas, dando estrellas, gas y polvo. Estos ingredientes una vuelta cada 250 millones de años. giran alrededor de un centro atraídos por Durante toda su existencia el Sol ha dado Las galaxias activas la gravedad global de todo este material. Hay galaxias de distintos tamaños, eda- sólo 25 vueltas completas a la galaxia. Si dirigimos la vista al centro de la son los objetos des y formas. La nuestra, la Vía Láctea, Vía Láctea, es decir, hacia el bulbo, nos es de forma espiral y tiene en el centro encontramos con mayor concentración más luminosos un bulbo donde se concentra el mayor de estrellas, gas y polvo que dificultan número de estrellas. Como muchas ver directamente lo que hay en el centro del Universo. Todo galaxias, la Vía Láctea parece un huevo porque absorben la luz visible. Por suerte estrellado: la clara sería el disco espiral y podemos usar telescopios que captan luz indica que su alta la yema el bulbo brillante del centro. La de longitudes de onda que el polvo y el luminosidad se debe posición del Sistema Solar en la galaxia no tiene nada de especial. Dista del cen- gas no pueden absorber. Por ejemplo, ondas infrarrojas. La longitud de onda a que tienen un tro un poco menos de tres quintas partes del radio galáctico y queda un poco por es la distancia entre crestas consecutivas de una onda. En el mar sería la distancia hoyo negro gigante encima del plano medio de la galaxia. El entre las crestas de olas sucesivas. Si una Sol y su grupo de planetas giran alrede- ola encuentra en su camino una piedra, en el centro. dor del centro de la Vía Láctea junto con ésta no le impide seguir de largo porque la piedra es mucho más pequeña que la longitud de onda de la ola. En cambio cuando se interpone un obstáculo más grande —por ejemplo, una isla—, las olas chocan contra el obstáculo y no pueden continuar. El material que se encuentra entre nosotros y el centro de la galaxia prácticamente no absorbe la luz infrarroja porque las partículas de polvo son mucho más pequeñas que las ondas correspon- dientes a este tipo de luz. La radiación infrarroja puede viajar libremente sin que los granos de polvo la detengan. Imagen: NASA/GSFC Un equipo de astrónomos de Alema- nia, Estados Unidos, Israel y Francia, dirigido por el alemán Stefan Gillessen, realizó observaciones en infrarrojo de la región más central de la galaxia entre 10 ¿cómoves? Prohibida la reproducción parcial o total del contenido, por cualquier medio, sin la autorización expresa del editor. pero se “siente” su campo de gravedad (Imagen: NASA). galaxia alberga una masa 13 000 veces características son los hoyos negros. cuatro millones de veces la masa del Sol. estaban girando alrededor de nada —o. La medir sus órbitas y determinar la masa del mayor que la estrella más masiva que investigación de Gillessen y sus colegas objeto central. Pero ni con los más grandes se conoce hasta hoy (encontrada por el confirma que hay un hoyo negro gigante telescopios actuales se puede hacer lo astrónomo británico Paul Crowther. lo que implica que el objeto más lejos de nuestra vecina más cercana. Podemos lo que significa que el centro de nuestra Los únicos objetos celestes con tales observar las estrellas que están cerca de él. mejor dicho. y se sorprendieron de ver que. Gillessen y sus colabo- radores determinaron las trayectorias y velocidad de cerca de una decena de estrellas que giran alrededor del centro de la galaxia. Su forma se asemeja a la de un huevo estrellado (Imágenes: ESO/NASA/JPL- rápido giren éstas. estaban orbitan- do un objeto que no se veía—. ¿cómoves? 11 Prohibida la reproducción parcial o total del contenido. Kornmesser/R. Galaxias con hoyos del objeto central a partir de mediciones además. Hurt). en 2010). mientras más número de estrellas. Los astrónomos vieron que la posición de las estrellas era distinta en cada una de las imágenes. A partir de las órbitas se puede inferir la masa del objeto central que tiene atrapadas a La Vía Láctea es de forma espiral y tiene un bulbo y una barra en el centro que concentra un mayor esas estrellas (en esencia. mismo para los centros de otras galaxias. . esta gran masa está concentrada El centro de nuestra galaxia esta relativa- parciales de las órbitas. Al centro de la Vía Láctea las estrellas giran al- rededor de un hoyo negro que no se ve. tronómica (la distancia media entre el Sol con la distancia a otras galaxias (100 veces La masa del objeto central es de unas y la Tierra). por cualquier medio. Pero. 2002 y 2008 con telescopios del Obser- vatorio Europeo del Sur. Gillessen y sus en una región menor que una unidad as. sin la autorización expresa del editor. debe ser extremadamente denso. mayor tiene que ser la Caltech/M. de la en el centro de nuestra galaxia. Los resultados de Gillessen y su equipo fueron publicados en la revista Astrophysical Journal en 2009. midieron la posición de las estrellas y notaron que a lo largo de 16 años las estrellas se movían en órbitas bien definidas. Otro equipo ya había estimado la masa Universidad de Sheffield. masa del objeto que las está atrayendo). Con mucha dedicación y cuidado. la galaxia de Andrómeda). al parecer. mente cerca (26 000 años luz) comparado colaboradores refinaron este resultado. localizados en Chile. Dos chorros de partículas son eyectados de manera perpendicular núcleo (Imagen: ESO/WFI. y en la imagen por el material que cae en espiral hacia el hoyo negro en el centro de la también se observa una franja de polvo que impide la visión directa del galaxia. CXC/CfA/R. ¿Qué puede acreción. Hoyo negro supermasivo Disco de acreción Estructura toroidal Chorro Imagen compuesta de Centaurus A. Un disco de acreción estrellas localizadas en el disco galáctico grandes concentraciones de masa. Ciertas galaxias tienen. locidad a la que se acercan o se alejan de En algunas galaxias de núcleo activo nosotros. Cuando una fuente de so. por cualquier medio. nos permite estimar la masa central. El disco de acreción está formado el medio intergaláctico formando un frente de choque. estimar la masa central de otras galaxias. donde las capas cambia es el color. que el conjunto de todas las estrellas de esa perder esa energía. lientes. mecanismo llamado disco de acreción. lo que nos da una medida de la las grandes luminosidades que emiten los extienden más allá de los confines de la 12 ¿cómoves? Prohibida la reproducción parcial o total del contenido. se calientan aún más. existe una técnica para su vez. sin la autorización expresa del editor. Los chorros chocan con Estructura interior de una galaxia activa. MPIfR/ESO/APEX/A. esta región central pequeña que del hoyo negro. La barrera de la distancia nos lo impide. Mientras más cerca el extremo azul de la gama de la luz visible.. una galaxia de núcleo activo en la que se observan dos radio chorros que emanan del hoyo negro súper- masivo localizado en el centro de la galaxia. Ésta. Las partícu- al efecto Doppler. el centro de las galaxias activas? que observamos en los núcleos activos. Esta fricción las forma de ondas. la periferia del hoyo negro Midiendo el desplazamiento (o corrimiento estar generando esta intensa actividad en se ilumina con la radiación incandescente al rojo o al azul) podemos calcular la ve. además. Esto es posible gracias mayores que las de la Vía Láctea. Des.Kraft et al). Así. ve como una estrella brillante. En las ondas elec. como el sonido. El núcleo de una a expensas de la energía que las mantiene más agudas las ondas si la fuente se acerca galaxia activa puede emitir más energía girando a cierta distancia del objeto.Weiss et al. de lejos. las partículas se van tromagnéticas como la luz visible lo que galaxia. chocan unas con otras. más intensa es la radia- mientras que el color de las estrellas que opaca con su brillo al resto de la galaxia se ción que emite el material del disco de se alejan se desplaza hacia el extremo rojo. Esta gran luminosidad proviene acercando al hoyo negro. un observador externo oye galaxias de núcleo activo. Al y más graves si se aleja. alrededor de un hoyo negro. velocidad de rotación de la galaxia. se propaga en tros extremadamente luminosos y ca. cen. . a núcleos activos podrían explicarse por un Sin embargo. Se les llama galaxias activas. del remolino se frotan más intensamente y que se acercan a nosotros se desplaza hacia cerca del tamaño del Sistema Solar. o calienta hasta temperaturas muy elevadas nido se mueve. NASA/ al disco (Imagen: NASA/CXC/M. Las estrellas de un lado del huevo Discos calientes se ven salir del centro dos chorros de estrellado galáctico se verán desplazadas En 1991 la astrónoma estadounidense Meg material perpendiculares al disco de hacia el rojo y las del lado opuesto hacia Urry y sus colaboradores propusieron que acreción. las del material que orbita el hoyo negro La luz. Estos chorros de material se el azul. El color de las estrellas de una región relativamente pequeña.Weiss). Este procedimiento nos ha revelado que que disipa energía gravitacional y la que consiste en medir la velocidad de las otras galaxias también tienen en el centro convierte en calor. incluso es un remolino de material que se forma (la clara del huevo). En sus extremos Consideremos primero el caso de la las que se compone. se pronuncia “sagitario A de estas alternativas explica satisfactoria. sugieren que todas las galaxias de núcleos asterisco”). Los cúmulos de que emiten muy intensamente en ondas de observar en ondas de radio. aun. pero por medio de un prisma o una rejilla y ser tan largos. más líneas anchas. por lo que que a una escala mucho menor. lo que indica que no es una fuente como de energía de las galaxias activas es un que intrínsecamente todas las galaxias de las otras de la Via Láctea. . porque las vemos desde distintas orien- Como en esos otros casos. por lo que galaxias activas son delgadas. examinando las longitudes de onda de con galaxias vecinas. El consenso actual es que la fuente desde diferentes direcciones. luz. donde viven. Se parece más hoyo negro supermasivo que va devorando núcleo activo son iguales. SgrA* llama la atención por mente todo lo que sucede en los núcleos activos son los mismos objetos pero vistos cambiar constantemente de intensidad. con las de las galaxias activas. o un cúmulo de estrellas apiñadas. disco de acreción. Por lo tanto. Las va. masiva no produce los chorros observados nombre de galaxias de líneas anchas. correspondientes a estas que se parecen a las pesas o mancuernas las estrellas supermasivas son poco longe. en lugar de de acuerdo con las propiedades de su fuerte en radio fueron propuestos en 1979 un hoyo negro. y el Instituto de ¿cómoves? 13 Prohibida la reproducción parcial o total del contenido. Se sabe que de picos o líneas. que en ocasiones chocan ambas posibilidades tienen sus problemas. Bruce Balick estrellas sí tienen tiempos de vida com. mucho más débil que un núcleo activo. la radiación que taciones. y Robert Brown detectaron una fuente de parables con los de los núcleos activos. la intensidad con que emiten ondas por Peter Scheuer y Anthony Readhead. sin la autorización expresa del editor. longitudes de onda. galaxia anfitriona. por cualquier medio. La gráfica se llama usadas en los gimnasios. Kornmesser). pero no está claro cómo podría un cumulo Se han propuesto modelos para clasi- Los investigadores la llamaron Sagitario producir los chorros. Estos modelos A* (SgrA*. Los chorros pueden luminosidades que observamos. radio calladas. una estrella super. radio se llaman radio intensas y las que no. La luz de un objeto quienes trabajaban en la Universidad de dos alternativas podrían explicar las altas astronómico se analiza descomponiéndola Cambridge. con antenas sintonizadas para en los núcleos activos. se ve como un círculo. En 1974. Además. una estrella supermasiva. ninguna ficar los núcleos activos. Estas de radio y su forma. Inglaterra. y que les vemos a las fuentes de ondas de radio que se en. Galaxias Hoyo negro supermasivo en NGC 3783 (Imagen: ESO/M. en los no tienen tiempo de desempeñar un papel a nadie extrañará que se llamen galaxias objetos Herbing-Haro (ver ¿Cómo ves? muy importante en la vida de la galaxia de líneas delgadas. Las líneas del espectro de ciertas perpendiculares se ven también. activos. Otras presentan ade- Núm. ha sido posible medir de ser mesa. Los chorros vas. por lo que se les da el Nuestra galaxia no es una galaxia acti. Sus vidas son muy breves comparadas espectro. Es como ver una mesa desde proviene de SgrA* proviene del material Modelo unificado arriba. Esto da una gráfica se observan grandes lóbulos con formas estrella central supermasiva. propiedades que nos permiten clasificar Los primeros intentos para unificar Aún cabe la posibilidad de que las los distintos núcleos activos de galaxias las galaxias con emisión fuerte y no tan galaxias activas alberguen. Sin embargo SgrA* es cas de observación. vemos de lado parece una línea sin dejar de nuestra galaxia. pero si la que está cayendo en el hoyo negro central Con el avance de la tecnología y las técni. el material que gira a su alrededor en un diferentes características simplemente cuentran en los centros de otras galaxias. ondas de radio en el centro de la galaxia. 166). Es decir. gov/science-at- nasa/2002/21feb_mwbh/ si la estructura toroidal es homogénea o está formada de muchas nubes de polvo. Robert Antonucci propuso a Estos modelos de unificación explican de acreción y se extienden hasta alcanzar principios de la década de los 80 una es. se analizan las observaciones y se aplican modelos para reproducir las observaciones. El hoyo negro y su disco de acreción se encuen. Madrid.html •• National Aeronautics and Space Administration (NASA). sentando ¿Tiene campo magnético? Éstas y otras núcleos activos ya ha avanzado mucho en las bases del modelo unificado. Cuando la vemos de cara. esa dirección. por cualquier medio. Ramirez es doctor por la Universidad de y su centro sería la parte mas brillante de los núcleos activos de galaxias se propone Sheffield. Mariano. Beaklini es investigador en la Universi- la región central cuando la vemos de que se encuentra en el centro de estas dad de Sao Paulo. En resumen. en las galaxias de núcleos activos. galaxias activas alberga una gran canti- mente. El jardín de las galaxias. Crónicas de los átomos y de las galaxias.mx/~wlee/OC/SSAAE/ AAE/Objetos%20Compactos/ Agujeros%20negros. la región galaxias. Cuásar radio intenso 2009. Estos chorros ondas de radio. Hubert. respectiva. Puede haber tran en el centro. Las evidencias sugieren que el centro de las Tecnologia de California. De manera independiente y con estructura toroidal. Su área de interés es la radioastronomia. embargo. donde obtuvo su doctorado. Líneas delgadas Agujeros negros: www. Radio galaxia •• Instituto de Astronomía. Alianza. central se hace visible. a pesar de que la estructura son el mismo objeto visto desde distintas Sin embargo. 14 ¿cómoves? Prohibida la reproducción parcial o total del contenido. Madrid. Blazar Vista desde el chorro Más información •• Moles. Los rodea una estructura toroidal de polvo que puede impedir la visión directa galaxias de baja actividad (como la nues- del núcleo. Para eso se observan los núcleos activos con telescopios potentes. Vista a 90° del chorro unam. En particular hay que discernir activos. hemos descubierto que posiblemente la mayoría de las galaxias más grandes contienen un hoyo negro El modelo unificado de núcleos activos de galaxias.nasa. De ahí provienen los chorros. caracterizar de mejor forma las propieda- Esta estructura impide ver directamente des del material que rodea al hoyo negro Pedro Paulo B. El radio eran galaxias activas vistas desde en el centro. Líneas anchas Vista a 45° del chorro •• Reeves. los núcleos canto. Scheuer y Readhead propusieron delos unificados. Los modelos unifi- tructura de polvo que impedía ver direc. Brasil. . direcciones. científica consiste en encontrar explicacio- las dos ideas (orientación y estructura de ¿Cómo se forma? ¿Cuál es su conexión nes unificadas de fenómenos que a primera polvo) para unificar las radio galaxias y con la estructura externa de la galaxia? vista parecen distintos. supermasivo en el centro. Inglaterra. como hicieron Scheuer y Caminos para la investigación salen de manera perpendicular al disco Readhead). Consejo Superior de Investigaciones Científicas. el ángulo de visión determina qué tipo de núcleo galáctico vemos (Imagen: NASA/A. la región que produce dad de material que cae en un disco de que las galaxias de emisión fuerte en las líneas anchas también se encontraría acreción alrededor de un hoyo negro. El estudio de los las galaxias de núcleo activo. muchas de las características observadas grandes distancias. sin la autorización expresa del editor. SgrA* y Eta Carinae. Simonnet. Según estos mo.astroscu. 2009. Brasil. Gran parte de la actividad astrónomo holandés Peter Barthel juntó poco se sabe sobre sus propiedades. la galaxia. chorros de partículas que emiten radiación observaciones en luz visible (en vez de en frecuencias de radio. fue hasta 1989 cuando el toroidal es parte fundamental del modelo. es decir. la comunidad astronó- Antonucci tiene forma de dona (o toroidal) mica mundial que se dedica al estudio de Edgar A. SSU). La estructura de polvo que propuso Actualmente. Un misterio en el centro de la galaxia: http:// ciencia. Sin cados sugieren que las galaxias activas tamente el núcleo activo de las galaxias. interrogantes aún quedan por responder. tra) y galaxias con núcleos activos. y la región que produce las material se amontona alrededor en torno arriba y las de emisión baja en radio de líneas delgadas estaría situada fuera de la a este objeto y se producen dos grandes lado. Actualmente es investigador en la Universidad de Sao Paulo.