MADRID, 28 Ago. (EUROPA PRESS) – Observado por primera vez el contorno del disco de acreción de un agujero negro supermasivo.
Astrónomos han realizado las primeras observaciones del contorno del disco de acreción de un agujero negro supermasivo utilizando el telescopio Gemini North de NOIRLab.
En concreto, han detectado por primera vez dos líneas de emisión en el infrarrojo cercano en el disco de acreción de la Galaxia III Zw 002, estableciendo nuevos límites sobre el tamaño de estas estructuras.
Las líneas de emisión se producen cuando un átomo en un estado excitado cae a un nivel de energía inferior, emitiendo luz en el proceso. Como cada átomo tiene un nivel de energía único, la luz emitida tiene una longitud de onda individual que actúa como una huella dactilar para identificar su origen. Normalmente, las líneas de emisión aparecen como puntos finos y nítidos en el espectro.
Sin embargo, en el vórtice del disco de acreción, las líneas de emisión se ensanchan en picos poco profundos porque el gas excitado está bajo la influencia gravitatoria del agujero negro supermasivo y se desplaza a una velocidad de varios miles de kilómetros por segundo. La región del disco de acreción en la que se producen estas líneas de emisión se denomina región de línea ancha.
La obtención de imágenes directas del disco de acreción es muy difícil y, gracias a la alta resolución angular del Telescopio de Horizontes de Sucesos (EHT), hasta ahora sólo se han obtenido imágenes de dos objetos. Sin embargo, este nuevo estudio revela que las pruebas de la existencia de un disco de acreción pueden encontrarse en un patrón específico de líneas de emisión anchas, denominado perfil de doble pico.
A medida que el disco de acreción gira, el gas de un lado se aleja del observador y el del otro se acerca. Estos movimientos relativos estiran y contraen las líneas de emisión hacia el lado de longitud de onda larga y corta, respectivamente. Como resultado, aparecen líneas de emisión con dos picos diferentes a ambos lados del disco en rápida rotación.
Estos perfiles con picos dobles son poco frecuentes, ya que se limitan a objetos que pueden observarse casi directamente de frente. En los pocos objetos en los que se han observado picos dobles, se encuentran en las líneas de emisión de átomos de hidrógeno que aparecen en el rango visible de longitudes de onda, concretamente las líneas de emisión Hα y Hβ.
Estas líneas de emisión no proporcionan pruebas del tamaño de todo el disco de acreción, ya que se originan en el interior de la amplia región de emisión cercana al agujero negro supermasivo. Sin embargo, observaciones recientes en el infrarrojo cercano han revelado una región exterior de líneas de emisión nunca antes vista.
Investigadores del Observatorio Astronómico Nacional de Brasil han detectado claramente por primera vez un perfil en el infrarrojo cercano con dos picos dobles en la región de línea ancha de III Zw 002.
La línea Paschen-α (hidrógeno) se origina dentro de la región de línea ancha, mientras que la línea O I (oxígeno neutro) se origina fuera de la región de línea ancha, una región que nunca se había observado antes. Se trata de los primeros perfiles de doble pico descubiertos en el infrarrojo cercano y aparecieron inesperadamente durante las observaciones del espectrómetro de infrarrojo cercano Gemini (GNIRS).
Estas observaciones no sólo apoyan la existencia de discos de acreción, sino que también mejoran la comprensión de los astrónomos de las regiones de líneas anchas.
Al comparar estas observaciones con los modelos existentes del disco de acreción, el equipo de investigación pudo extraer parámetros que ofrecen una imagen más clara del agujero negro supermasivo y de la región de línea ancha de III Zw 002. Según este modelo, la línea alfa de Paschen se origina en un radio de 16,77 días luz (la distancia que recorre la luz en un día terrestre, medida desde un agujero negro supermasivo) y la línea O I en un radio de 18,86 días luz. También predice un radio de 52,43 días luz fuera de la región de la línea ancha. El modelo también indica que la región de línea ancha de III Zw 002 tiene una inclinación de 18 grados con respecto a las observaciones desde la Tierra, y que el agujero negro supermasivo situado en su centro tiene una masa de entre 400 y 900 millones de veces la del Sol.
Los resultados se han publicado en la revista Astrophysical Journal Letters.
