ALMA pone un agujero negro en la balanza
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¿Cómo se hace para “pesar” un agujero negro?
Pesar a una persona es fácil: basta pedir que se suba a una pesa y ver el resultado. Pero no hay pesas
ni balanzas lo suficientemente grandes para pesar los agujeros negros. Y aunque las hubiera, serían
rápidamente tragadas por la increíble atracción gravitacional del agujero negro.
Así y todo, los astrónomos lograron calcular con precisión la masa de un agujero negro que habita
una galaxia distante. No lo pusieron sobre una pesa, sino que usaron ALMA para calcular la velocidad
de rotación de un disco de gas frío que rodea el agujero negro.
De esa forma, usaron un principio astronómico bastante conocido. Veamos el ejemplo de nuestro
Sol: aunque no podemos ponerlo sobre una pesa, los astrónomos conocen su masa. Para calcularla,
basta medir las velocidades orbitales de los Planetas que lo rodean. Mercurio, el que está más cerca
del Sol, orbita a su alrededor a unos 48 kilómetros por segundo. La Tierra, en cambio, solo se
desplaza a unos 30 kilómetros por segundo. Y Neptuno, que está mucho más lejos, se arrastra a unos
5,5 kilómetros por segundo.
Es muy fácil calcular la masa del Sol cuando se conoce tanto la velocidad orbital de los planetas que
lo rodean como la distancia que los separa del Sol. Lo mismo pasa con el gas que gira alrededor de un
agujero negro. Cerca del agujero negro, donde la gravedad es más fuerte, el gas se desplaza más
rápido en comparación con la zona más alejada, donde la gravedad es menor.
Los astrónomos apuntaron ALMA hacia una enorme galaxia elíptica en el cielo austral. Gracias a
observaciones anteriores, ya sabían que en su centro había un enorme agujero negro. Ahora, con su
visión extremadamente sensible, ALMA les permitió detectar la presencia de un disco de gas frío que
gira alrededor del agujero negro. Y tras medir la radiación milimétrica de las moléculas de monóxido
de carbono del gas, los astrónomos pudieron calcular la velocidad de rotación a diferentes distancias
del agujero negro.
A partir de estas observaciones, los astrónomos calcularon que el agujero negro que habita el núcleo
de la galaxia debe pesar nada menos que unos 2.250 millones de veces la masa de nuestro Sol. Es el
agujero negro más masivo pesado hasta ahora con ALMA.
Aproximadamente 1 de cada 10 galaxias elípticas tiene un disco de gas que gira en el centro. Por eso,
los astrónomos tienen la esperanza de poder pesar muchos más agujeros negros de otras galaxias
usando la misma técnica.
¿Qué se observó?
La gran galaxia elíptica estudiada por ALMA, conocida como NGC 3258, se encuentra al menos a 100
millones de años luz de la Tierra, en la constelación austral de Antlia, la Bomba Neumática. Esta
galaxia fue descubierta en 1834 por el astrónomo John Herschel, quien estudió el cielo austral en
Sudáfrica. Al igual que muchas otras galaxias, NGC 3258 tiene un agujero negro supermasivo en el
centro, rodeado de un gran disco de gas molecular frío que gira. Las nuevas mediciones de ALMA
revelaron que el borde externo del disco, a una distancia de unos 500 años luz del agujero negro, se desplaza aproximadamente a 1 millón de kilómetros por hora. En cambio, en una zona mucho más
cercana, a tan solo 65 años luz del agujero negro, el gas gira a más de 3 millones de kilómetros por
hora. A partir de estas cifras los astrónomos calcularon que el agujero negro tiene una masa
equivalente a uno 2.250 millones de veces la masa de nuestro Sol.
¿Quiénes observaron?
Las observaciones de NGC 3258 con ALMA fueron realizadas por un numeroso equipo de astrónomos
dirigido por Benjamin Boizelle, de la Texas A&M University, en Estados Unidos. Benjamin trabajó en
colaboración con sus colegas estadounidenses Aaron Barth, Jonelle Walsh, David Buote, Andrew
Baker y Jeremy Darling y con Luis Ho, de la Universidad de Pekín. El equipo publicó sus hallazgos en la
revista The Astrophysical Journal.