Si bien los astrónomos han estudiado los agujeros negros grandes y pequeños durante décadas, la evidencia de esos agujeros negros de tamaño mediano ha sido mucho más difícil de encontrar. Ahora, los astrónomos del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, encuentran que una fuente de rayos X en la galaxia NGC 5408 representa uno de los mejores casos para un agujero negro de peso mediano hasta la fecha. "Los agujeros negros de masa intermedia contienen entre 100 y 10,000 veces la masa del sol", explicó Tod Strohmayer, astrofísico de Goddard. “Observamos los agujeros negros de peso pesado en los centros de las galaxias y los livianos que orbitan estrellas en nuestra propia galaxia. Pero encontrar los "tweeners" sigue siendo un desafío ".
Varias galaxias cercanas contienen objetos brillantes conocidos como fuentes de rayos X ultraluminosas (ULX). Parecen emitir más energía que cualquier proceso conocido impulsado por estrellas pero menos energía que los centros de galaxias activas, que se sabe que contienen millones de agujeros negros de masa solar.
"Los ULX son buenos candidatos para agujeros negros de masa intermedia, y el de la galaxia NGC 5408 es especialmente interesante", dijo Richard Mushotzky, astrofísico de la Universidad de Maryland, College Park. La galaxia se encuentra a 15.8 millones de años luz de distancia en la constelación Centaurus.
XMM-Newton detectó lo que los astrónomos llaman "oscilaciones cuasi periódicas", un "parpadeo" casi regular causado por la acumulación de gas caliente en el interior del disco de acreción que se forma alrededor de un objeto masivo. La tasa de este parpadeo fue aproximadamente 100 veces más lenta que la observada en los agujeros negros de masa estelar. Sin embargo, en los rayos X, NGC 5408 X-1 eclipsa estos sistemas en aproximadamente el mismo factor.
Basado en el momento de las oscilaciones y otras características de la emisión, Strohmayer y Mushotzky concluyen que NGC 5408 X-1 contiene entre 1,000 y 9,000 masas solares. Este estudio aparece en la edición del 1 de octubre de The Astrophysical Journal.
"Para este rango de masa, el horizonte de eventos de un agujero negro, la parte más allá de la cual no podemos ver, tiene entre 3,800 y 34,000 millas de diámetro, o menos de la mitad del diámetro de la Tierra, aproximadamente cuatro veces su tamaño", dijo Strohmayer.
Si NGC 5408 X-1 de hecho está engullendo gas para alimentar su prodigiosa emisión de rayos X, el material probablemente fluya hacia el agujero negro desde una estrella en órbita. Esto es típico de los agujeros negros de masa estelar en nuestra galaxia.
A continuación, Strohmayer contó con la ayuda del satélite Swift de la NASA para buscar variaciones sutiles de rayos X que señalaran la órbita de la estrella donante de NGC 5408 X-1. "Swift proporciona de manera única tanto la sensibilidad de las imágenes de rayos X como la flexibilidad de programación para permitir una búsqueda como esta", agregó. A partir de abril de 2008, Swift comenzó a girar su telescopio de rayos X hacia NGC 5408 X-1 un par de veces a la semana como parte de una campaña en curso.
Swift detecta un ligero aumento y caída de los rayos X cada 115.5 días. "Si este es realmente el período orbital de un compañero estelar", dijo Strohmayer, "entonces es probable que sea una estrella gigante o supergigante entre tres y cinco veces la masa del sol (1 masa solar es la masa del Sol)". Este estudio ha sido aceptado para su publicación en un próximo número de The Astrophysical Journal.
Las observaciones de Swift cubren solo unos cuatro ciclos orbitales, por lo que se necesita una observación continua para confirmar la naturaleza orbital de la modulación de rayos X.
"Los astrónomos han estado estudiando NGC 5408 X-1 durante mucho tiempo porque es uno de los mejores candidatos para un agujero negro de masa intermedia", agrega Philip Kaaret de la Universidad de Iowa, quien ha estudiado el objeto en longitudes de onda de radio pero es no afiliado con ninguno de los estudios. "Estos nuevos resultados sondean lo que está sucediendo cerca del agujero negro y agregan pruebas contundentes de que es inusualmente masivo".
Documento: Evidencia de un agujero negro de masa intermedia en NGC 5804
Fuente: NASA
