Los hoyos negros: 4. el corazón de los cuasares


Los cuasares fueron descubiertos un poco por casualidad a mediados de los años sesenta. La primera década de estudios con radiotelescopios resulto en la elaboración de los primeros catálogos de radiofuentes celestes, muchas de las cuales no habian sido identificadas. De acuerdo a estudios realizados con el telescopio de Jodrell Bank, cerca de Manchester en Inglaterra, una de estas fuentes celestes de radio llamada 3C48, por ser la número 48 dentro del tercer catálogo de Cambridge, era muy pequeña. El uso de una técnica novedosa en aquél entonces -la interferometría en radio- permitió definir suficientemente bien la posición del objeto en el cielo como para apuntar el telescopio de cinco metros de Monte Palomar -el mas grande del mundo en aquellos años- y encontrar un objeto que tenía la apariencia de una estrella. Estudios mas cuidadosos no revelaban la identidad de este objeto. Los astrónomos estaban frente a un nuevo enigma. El misterio se fue haciendo mayor en los dos siguientes años, en los que se encontraron una docena de objetos similares: todos tenían el aspecto de una estrella pero el análisis detallado de su luz (su "espectro" en lenguaje técnico) no se parecía en nada al de una estrella normal.

Maarten Schmidt resolvió el problema en 1963 estudiando el objeto 3C273. Se dió cuenta que si suponía que el objeto se aleja de nosotros a una velocidad de cincuenta mil kilómetros por segundo podía explicar el espectro de 3C273. Posteriores análisis de 3C48 mostraron que este podía explicarse si se suponía una velocidad igual a 37% de la de la luz, es decir mas de cien mil kilómetros por segundo. La explicación mas natural para estas altas velocidades de recesión era el suponer que estos objetos seguían la ley establecida por Hubble que indica que entre mas lejos está un objeto de nosotros mas rapidamente se aleja. 3C273 y 3C48 debían estar a una distancia de dos mil millones y cuatro mil millones de años-luz respectivamente. Esto a su vez significaba que cada uno de estos objetos debe emitir cien veces mas energía que las galaxias mas luminosas conocidas, las cuales combinan la luz de cientos de miles de millones de estrellas.

3C273, hoy en día el mas brillante de los cuasares en el cielo, es lo suficientemente brillante como para ser detectado con un telescopio pequeño -uno con un espejo de diez centímetros de diámetro. De hecho 3C273 había sido fotografiado mas de dos mil veces desde 1895 hasta su descubrimiento. Harlan Smith de la universidad de Texas hizo una recolpilación de estos registros fotográficos y descubrió que la luminosidad de 3C273 no era la misma en todas las placas y que se podía apreciar variaciones notables en su brillo incluso en un periodo de un mes. Esto a su vez indicaba que 3C273 debía ser un objeto pequeño (de menos de un "mes luz" de tamaño), comparable en dimensiones a un sistema solar pero con la luminosidad de mas de diez millones de millones de soles. El resultado era tan dificil de creer que suscitó un intenso debate sobre la naturaleza de estos objetos, denominados cuasares, debate que aun subsiste.

El problema que planteó el descubrir que los cuasares tienen la luminosidad de millones de millones de soles y al mismo tiempo dimensiones comparables a las de un sistema planetario fue el encontrar cual podía ser la fuente de energía de estos objetos. Una propuesta que se originó en ideas de Salpeter, Zelīdovich, y fue elaborada durante los años 80s, es la de un gigantesco hoyo negro devorando materia a razón de una masa equivalente a la del sol en un año (o lo que es lo mismo la masa de la Tierra en un par de minutos). Este proceso, en el cual la materia se calienta enormemente antes de caer en el hoyo negro, produciendo vastas cantidades de radiación, puede convertir hasta un 15% de la materia involucrada en energía pura. El proceso no solo es unas veinte veces mas eficiente que la producción de energía nuclear, sino que además permite explicar fenómenos posteriormente descubiertos, como poderosos jets de materia eyectados por el cuasar. Los modelos que se han desarrollado al respecto requieren de hoyos negros con masas cientos de millones de veces superiores a la del Sol.

En los últimos años se ha recopilado mas evidencia acerca de la existencia de estos hoyos negros supergigantes. Datos del telescopio espacial Hubble revelan materia moviendose a velocidades de decenas de miles de kilómetros por segundo en el centro de galaxias activas, objetos similares a los cuasares. Estas velocidades son justamente las que se esperan del gas cayendo en un hoyo negro. Y aun cuando los astrofísicos no han logrado explicar todos los detalles del proceso a la fecha hay un concenso entre la mayoría de la comunidad científica de la presencia de hoyos negros gigantes en los cuasares.


Esperanza Carrasco Licea & Alberto Carramiñana Alonso
Diario Síntesis, 9 de marzo de 1999

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