Volumen 7 - Nº42 - Set/Oct 1997 |
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Revista de Divulgación Científica y
Tecnológica de la |
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ARTÍCULO |
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Fenómenos Violentos en Quasars |
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Gustavo
E. Romero y Héctor Vucetich
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Los agujeros negros no sólo permiten explicar
cómo se produce la energía del quasar, sino que también proporcionan un
mecanismo para la formación de los jets y la generación de rayos gamma. Cuando el disco de acreción es suficientemente grueso, o sea, cuando su espesor es mucho mayor que las dimensiones del agujero, se forman dos canales sobre los polos de este. Las paredes de los canales están constituidas por la cara interna del disco. |
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| La presión de la radiación
dentro de cada canal acelera a los electrones libres que allí se encuentran según la
dirección del eje de rotación del sistema, lo que forma dos haces bien colimados de
partículas relativistas que son inyectadas en el espacio circundante. Este es el origen
de los jets del quasar. Los electrones que componen el jet ínteractúan con los
fotones emitidos por la superficie externa del disco de acreción, lo que da lugar a una
poderosa emisión de rayos gamma por medio del efecto Compton inverso. Este efecto se
produce cuando la partícula, que es extremadamente energética, pasa parte de su energía
al fotón y lo convierte en un rayo gamma. Estos rayos gamma se llevan una fracción
importante de la energía cinética del jet, y dominan en muchos casos el espectro del quasar.
Ciertas inestabilidades en el disco pueden hacer variar el flujo de fotones emitidos
desde su superficie, por lo que se produce, a su vez, una emisión gamma variable como la
detectada por el satélite Compton. En general, esta emisión tendrá energías mayores de
100MeV. En aquellos quasars en los cuales el máximo de la potencia emitida se
encuentra en el rango 1-10MeV, es posible que la aniquilación de electrones y positrones
sea importante. Los positrones son partículas idénticas en todo a los electrones pero de
carga opuesta, que tienen la propiedad de aniquilarse cuando se encuentran con un
electrón, producen energía de acuerdo con la interacción e-+e+-->2y,
donde e simboliza un electrón, e simboliza un positrón y 2 son dos rayos gamma. La
energía liberada, 2mec2, debería ser observada en el rango antes
citado entre 1 y 10MeV. A medida que el jet se aleja del agujero negro, va abriéndose camino por el espacio interestelar de la galaxia que contiene al quasar y puede encontrarse con obstáculos como, por ejemplo, nubes de plasma más frío. Cuando el jet se estrella contra estas nubes se originan ondas de choque, semejantes a las que producen los aviones al romper la barrera del sonido. Estas ondas son discontinuidades en las variables que caracterizan al fluido que avanzan a velocidades cercanas a la de la luz. En el caso de que el jet del quasar apunte aproximadamente hacia la Tierra, la región golpeada por la onda de choque se ve como una componente supralumínica que se separa del quasar central. |
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Los jets se propagan hasta grandes distancias del quasar. Finalmente, luego de haber recorrido varios cientos de miles de años-luz, son frenados por el medio intergaláctico y forman regiones de emisión sincrotrón conocidas como "manchas calientes" (hot spots, en inglés). Las partículas del jet son reaceleradas en estas regiones por ondas de choque y se mantienen emitiendo en radio-frecuencias por el mecanismo sincrotrón. Vemos, pues, cómo es posible explicar las diversas características observables de los quasars suponiendo la existencia en ellos de un objeto que es en sí mismo invisible: un agujero negro. Si bien el agujero negro no es observable ya que no emite luz, las consecuencias de su interacción gravitatoria con el medio que lo rodea sí lo son. Este procedimiento es usual en la investigación científica. Toda teoría con un alto nivel predictivo supone la existencia de entidades teóricas que no son directamente observables. Entre muchos otros, el electrón, los quarks y la mente humana han compartido ese status. La validez de las suposiciones teóricas sólo puede contrastarse al comparar las teorías que las contienen con la realidad. Al aumentar el rigor de los tests empleados puede suceder (como en el caso de la mente, por ejemplo) que las entidades supuestas sean reemplazadas por otras de nivel más profundo (por ejemplo, subsistemas neurales plásticos del cerebro). |
Montaje fotográfico de distintas imágenes del objeto NGC 6251, donde pueden observarse detalles de la estructura del objeto a distintas resoluciones. La imagen inferior corresponde al núcleo, la superior a todo el objeto, y en las restantes se aprecian distintas partes de uno de los jets. A la derecha de cada imagen se detalla el nombre del instrumento (radiotelescopio) con que se le observó y la frecuencia de observación. |
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| En los próximos años, el satélite Compton, el telescopio espacial Hubble y toda una nueva generación de instrumentos astronómicos, como el telescopio Gemini, continuarán aportando datos para contrastar, corregir, y si es necesario reemplazar el modelo de los quasars hecho sobre la base de los agujeros negros. Agujeros negros que se han transformado desde un concepto casi de ciencia ficción en la década de 1960 en una de las herramientas teóricas fundamentales para intentar conocer, aunque sea en sus aspectos más rudimentarios, la estructura del universo. | |||||||||||||||||||||||||
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Lecturas sugeridas
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