Descubren las causas del aparente desplazamiento de un agujero negro supermasivo.

Observando el núcleo de la galaxia Messier 87, HST-1.

Imagen de M87 tomada con WFC3 del HST (2016) con el filtro F814W. Se aprecian diferentes nudos a lo largo de su jet, incluyendo el primer nudo HST-1. Crédito: ESA.

El estudio, realizado por dos investigadoras del Instituto de Astrofísica de Canarias, revela que el cambio de posición observado en el núcleo de la galaxia Messier 87 no se debe a un desplazamiento de su agujero negro supermasivo, sino a variaciones en la producción de luz en el centro de la galaxia provocadas por estallidos procedentes de su chorro, un flujo de materia relativista en forma de haz que el propio agujero emite.

Hoy en día se asume que todas las galaxias masivas contienen un agujero negro supermasivo (SMBH, por sus siglas en inglés) en su núcleo. En los últimos años se están buscando galaxias candidatas a presentar un SMBH desplazado de su posición de equilibrio. Entre los escenarios que pueden originar este desplazamiento se encuentran la fusión de dos SMBH o la existencia de un sistema binario de SMBHs, lo cual nos da información acerca de la evolución galáctica y de la frecuencia de formación y fusión de este tipo de objetos.

Una de las galaxias candidatas a presentar un SMBH desplazado es la gigante elíptica Messier 87, que contiene uno de los núcleos activos de galaxia (AGN, por sus siglas en inglés) más cercanos y mejor estudiados. Investigaciones previas del desplazamiento del SMBH de Messier 87 dieron resultados muy diferentes entre sí, lo que resultaba confuso. Sin embargo, un nuevo estudio realizado por la estudiante de la Universidad de La Laguna (ULL), Elena López Navas, ha aportado nuevos datos que sugieren que el SMBH de esta galaxia se encuentra en su posición de equilibrio y que los desplazamientos encontrados se deben a variaciones en el centro de producción de luz o fotocentro provocadas por estallidos provenientes de su chorro relativista, un flujo de materia que el propio agujero expulsa al exterior a velocidades cercanas a la de la luz.

Para la investigación ha sido necesario analizar un gran número de imágenes en alta resolución de Messier 87 tomadas en diferentes momentos y con diversos instrumentos instalados en el Hubble Space Telescope (HST) y el Very Large Telescope (VLT). “En nuestro trabajo hemos encontrado que el SMBH se encuentra en una posición estable a lo largo de los últimos 20 años; por el contrario, lo que cambia es el centro de producción de luz o fotocentro”, explica López, autora de este estudio, realizado como trabajo de fin de máster en Astrofísica, que acaba de ser publicado en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).

Desplazamientos encontrados (en miliarcosegundos) frente a la fecha de
observación de cada imagen analizada. Se observa un aumento del desplazamiento
en torno a 2005, año en que se produjo la máxima emisión en el primer
nudo del jet, HST-1. Crédito: Elena López.

“Ante estos resultados, nos dimos cuenta de que las imágenes que presentaban un desplazamiento del centro de la galaxia se tomaron en una época en la que M87 tuvo un gran estallido que pudo ser medido en todos los rangos del espectro electromagnético”, añade Almudena Prieto, coautora del artículo e investigadora del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC). Este estallido tuvo lugar entre los años 2003 y 2007 en el nudo del chorro más cercano al núcleo de Messier 87 conocido como HST-1. Durante el tiempo que duró el fenómeno, este nudo aumentó su flujo llegando a brillar incluso más que el propio núcleo. “El análisis temporal de los desplazamientos del centro de la galaxia muestra que, ciertamente, el estallido está relacionado con el cambio de la posición del fotocentro - aclara la astrofísica-, sin embargo, después de este fenómeno, el fotocentro y el núcleo se reúnen ocupando el mismo lugar, por lo que deducimos que el núcleo y el agujero negro están siempre en la misma ubicación coincidiendo con el mínimo del potencial galáctico”.

Los nuevos datos obtenidos han causado un gran interés entre la comunidad astrofísica, ya que el estudio de la posición del SMBH de M87 es crucial para entender la evolución de esta galaxia y para el análisis de los jets en otros AGN. “Además, esta investigación nos recuerda que hay que ser cautos a la hora de estudiar fuentes variables que presenten irregularidades como, en este caso, un enorme jet”, advierte López, quien actualmente realiza una beca de formación en investigación astrofísica en el IAC.

Artículo: E. López-Navas y M. A. Prieto (2018). The photocentre-AGN displacement: Is M87 actually harbouring a displaced supermassive black hole?, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, sty2148, https://doi.org/10.1093/mnras/sty2148

Trabajo de fin de máster: E. López Navas (2018, ULL), “Medición y análisis del desplazamiento entre el fotocentro y el agujero negro supermasivo de M87”.

Contacto:

Elena López Navas, estudiante de ULL/IAC: eln_ext@iac.es

Almudena Prieto Escudero, investigadora del IAC: aprieto@iac.es

• Publicado en el IAC el 22 de agosto del 2.018, enlace publicación.