Quasar distante RX J1131

Varias imágenes de un quasar distante son visibles en esta vista combinada del Observatorio de rayos x Chandra de la NASA y el telescopio espacial Hubble. Se utilizaron los datos de Chandra para medir directamente el giro del agujero negro supermasivo que está alimentando este quásar. Este es el agujero negro más distante donde dicha medición se ha hecho, como se informó en el comunicado de prensa.

Un lente gravitacional interviniendo una galaxia elíptica ha creado cuatro diferentes imágenes del quásar, mostrado por los datos de Chandra en rosa. Dichos lentes, que fueron primero predichos por Einstein, ofrece una oportunidad excepcional para el estudio de regiones cercanas al agujero negro en los quásares distantes, actuando como un telescopio natural y la luz de estas fuentes de aumento. Los datos del Hubble en rojo, verde y azul muestran la Galaxia elíptica en el centro de la imagen, junto con otras galaxias en el campo.

El quásar es conocido como RX J1131-1231 (RX J1131 para abreviar), situado unos 6.000 millones de años luz de la Tierra. Cuando se usó el lente gravitacional, se obtuvo un espectro de rayos x de alta calidad – es decir, la cantidad de rayos x en diferentes energías – de RX J1131.

Los rayos x se producen cuando un disco de acreción remolino de gas y polvo que rodea el agujero negro que crea una nube multimillonario-grado o corona cerca del agujero negro. Rayos x de esta corona reflejan el borde interno del disco de acreción. El espectro de rayos x reflejado es alterado por las fuerzas gravitacionales fuertes cerca del agujero negro. Cuanto mayor sea el cambio en el espectro, más cerca del borde interno del disco debe estar el agujero negro.

Los autores del nuevo estudio encontraron que los rayos x son procedentes de una región en el disco situado a sólo unas tres veces el radio de la event horizon, el punto de no retorno para la materia que cae. Esto implica que el agujero negro debe estar girando muy rápidamente para permitir que un disco sobreviva en un pequeño radio.

Este resultado es importante porque los agujeros negros son definidos por dos características simples: masa y spin. Aunque los astrónomos durante mucho tiempo han sido capaces de medir las masas de agujero negro muy eficazmente, han sido mucho más difícil determinar sus giros.

Estas mediciones de giro pueden dar los investigadores importantes pistas acerca de cómo los agujeros negros crecen con el tiempo. Si los agujeros negros crecen principalmente de colisiones y fusiones entre galaxias. ellos deben acumular material en un disco estable, y el suministro constante de material nuevo del disco debe conducir a girar rápidamente los agujeros negros. En cambio si los agujeros negros crecen a través de muchos episodios de acreción pequeño, acumulará material de direcciones aleatorias. Como un carrusel que ambos se empuja hacia atrás y hacia delante, esto haría que el giro del agujero negro sea más lento.

El descubrimiento de que el agujero negro en RX J1131 está girando a más de la mitad de la velocidad de la luz sugiere que este agujero negro ha crecido mediante fusiones, en lugar de tirar material desde diferentes direcciones.

Estos resultados fueron publicados en línea en la revista Nature. El autor principal es Rubens Reis de la Universidad de Michigan. Sus coautores son Mark Reynolds y Jon M. Miller, también de Michigan, así como Dominic Walton del Instituto de tecnología de California.

Image credit: X-ray: NASA/CXC/Univ of Michigan/R.C.Reis et al; Optical: NASA/STScI
Traducción: El Quelonio Volador