Paula Sánchez-Sáez, Astrónoma DAS-FCFM - Universidad de Chile

Paulina Lira, académica del DAS-FCFM - Universidad de Chile

Un grupo de investigadores liderado por Paula Sánchez-Sáez, estudiante de doctorado del Departamento de Astronomía (DAS) FCFM de la Universidad de Chile, logró determinar que la tasa de variablidad de la luz que emite el material que está siendo tragado por agujeros negros supermasivos en núcleos de galaxias activos está determinado por la tasa de acreción, es decir, cuánta materia están “comiendo”.

“La luz que emite el material que está cayendo (su brillo) cambia mucho en el tiempo, sin un patrón estable, por lo que decimos que presentan variabilidad. Sabemos que varía, pero aún no sabemos claramente por qué. Si uno observa otros objetos, como estrellas o galaxias sin núcleos activos, su brillo es constante en el tiempo, pero si miramos galaxias con núcleos activos su brillo sube y baja, y es completamente impredecible. En este estudio, tratamos de dar respuesta a la pregunta de cómo se conecta la variabilidad de estos Núcleos Activos de Galaxia (o AGN por sus siglas en inglés) con las propiedades físicas del agujero negro súper masivo. El resultado de nuestro análisis fue que, contrario a lo que se creía, la única propiedad física importante para explicar la amplitud de la variabilidad es la tasa de acreción”, explica la joven investigadora.

El estudio determinó que hay solamente una propiedad física que podría predecir la variabilidad de estos objetos: la tasa de acreción. “Esto no es otra cosa que cuánto está tragando, cuánto material está cayendo a este agujero negro supermasivo. Entonces si está a dieta, o si está tragando un montón o si ya no le cabe más en la boca… eso va a determinar si varían mucho o poco. Y lo que detectamos es que mientras menos tragan, más varía”, explica Paulina Lira, académica del Departamento de Astronomía de la Universidad de Chile e investigadora del Centro Excelencia en Astrofísica CATA.

Para Paula Sánchez-Sáez, primera autora del estudio, la importancia de este descubrimiento es tratar de ir dilucidando cuál es el mecanismo físico detrás de esta variabilidad, una de las características más inherentes de los núcleos activos de galaxia. “Los resultados obtenidos desafían el antiguo paradigma que indica que la amplitud de la variabilidad de los AGN dependía principalmente de su luminosidad. Esto se pensaba porque medir la masa de los agujeros negros no siempre es posible, pero nosotros pudimos medir estas propiedades físicas para una muestra del orden de 2000 objetos. Además, pudimos obtener curvas de luz de muy buena calidad para un número grande de objetos, lo que nos permitió estudiar la variabilidad de cada uno de forma independiente, cosa que antes no era posible. Así, pudimos establecer que el factor que determina la amplitud de la variabilidad es la tasa de acreción”, asegura.

Los datos utilizados en esta investigación provienen del estudio “The QUEST-La Silla AGN variability survey" (liderado por Paulina Lira), el cual fue realizado entre los años 2010 y 2015, y el cual consistió en tomar imágenes de cinco campos extragalácticos, utilizando la cámara de amplio campo QUEST, instalada en el telescopio ESO-Schmidt en el observatorio La Silla. También se usaron datos espectrales públicos del "The Sloan Digital Sky Survey” o SDSS. 

En un futuro, la investigación buscará estudiar la escala de tiempo de variabilidad de estos Núcleos Activos de Galaxia. “Para medir esta propiedad de forma precisa necesitamos tener curvas de luz con coberturas de más de 10 años. Por lo que deberemos esperar a que instrumentos futuros como el Large Synoptic Survey Telescope (LSST) nos aporten más datos fotométricos, y así poder combinarlos con nuestros datos para extender nuestras curvas de luz a un orden de 20 años”, explica Paula.

El trabajo fue realizado en conjunto con la académica del DAS Paulina Lira, y Luis Ho, académico del Kavli Institute for Astronomy and Astrophysics (KIAA),  de la Universidad de Pekín. También son parte del equipo colaborativo Julián Mejía-Restrepo, del Observatorio Europeo Austral (ESO); Patricia Arévalo, académica del Instituto de Física y Astronomía de la Universidad de Valparaíso; Minjin Kim, profesor del Korea Astronomy and Space Science Institute y del Department of Astronomy and Atmospheric Sciences, Kyungpook National University; Regis Cartier, investigador del Cerro Tololo Inter- American Observatory, National Optical Astronomy Observatory; y Paolo Coppi, académico del Yale Center for Astronomy and Astrophysics.

La investigación “The QUEST–La Silla AGN Variability Survey: Connection between AGN Variability and Black Hole Physical Properties" fue publicada en la edición del 04 de septiembre de la revista especializada The Astrophysical Journal.

Impresión artística de un núcleo activo de galaxia