Un equip internacional liderat per investigadors de la Universitat de València ha aconseguit determinar les característiques i estructura del disc de matèria situat al voltant del forat negre del quàsar de la Creu d’Einstein (un objecte llunyà en l’univers de gran lluminositat). L’estimació, basada en observacions amb el telescopi òptic/infraroig més gran del món, el Gran Telescopi Canàries, confirma altres mesuraments sobre la grandària, temperatura i llum emesa per aquests cossos situats a milers de milions d’anys llum.
La recerca, publicada en la revista científica ‘The Astrophysical Journal’, estableix la grandària del disc de matèria calenta o d’acreció situat al voltant del forat negre del quàsar de la Creu d’Einstein. Així, el disc de matèria calenta té uns 6 dies llum de radi (aproximadament 32 vegades la distància de la Terra a Plutó), i la seua temperatura descendeix des del centre de forma lleugerament més pronunciada que el predit pels models. 
“Les estimacions semblen indicar que els discos d’acreció dels quàsars són majors del que prediuen els models teòrics”, apunta Héctor Vives, investigador del departament d’Astronomia i Astrofísica de la Universitat de València i primer signant de l’article.
Els quàsars són uns objectes astronòmics llunyans que emeten grans quantitats d’energia, tanta o més que la galàxia sencera que els acull. A causa de l’enorme distància a la qual es troben, la grandària dels seus discos d’acreció no es pot mesurar amb mètodes d’observació habituals, per la qual cosa es recorre a l’efecte de lent gravitatòria. Aquest fenomen deriva de la teoria de la relativitat general d’Albert Einstein, i està basat en la capacitat del camp gravitatori per a corbar la llum.
Entre altres conclusions d’aquest treball, Héctor Vives destaca que la regió del quàsar que emet llum en infraroig mitjà, una acumulació de pols en forma toroïdal que envolta el disc d’acreció i d’una grandària molt major que aquest, té un radi mínim de vora 200 dies llum.
A més, part de la matèria fosca (un component invisible i d’origen encara desconegut que comprèn el 80% de la massa de l’univers) en les regions centrals de la galàxia lent podria estar concentrada en forma de satèl·lits o subhalos, com prediuen les simulacions per ordinador. Aquests subhalos, que comprendrien el 10% de la massa total de l’halo de les galàxies, suposen una de les prediccions encara no comprovades del model cosmològic estàndard.
La Creu d’Einstein és un sistema en el qual la gravetat d’una galàxia propera desvia la llum d’un quàsar llunyà, actuant com a lent gravitacional i fent que se’n formen quatre imatges. La llum d’aquestes imatges ha travessat la regió central (el bulb) de la galàxia propera, i la seua gran quantitat d’estels també produeixen un efecte lent addicional. Açò provoca parpellejos en la lluentor de les imatges, que són més pronunciats com més petit és l’objecte que emet la llum.
“A més, com que la temperatura del disc d’acreció del quàsar augmenta cap al seu centre, i un objecte més calent emet llum en longituds d’ona més curtes, la seua grandària aparent és diferent segons la longitud d’ona observada. Açò permet mesurar com descendeix la temperatura des del centre”, destaca Héctor Vives.
Així, en aquest estudi, l’equip investigador va simular els canvis de lluentor produïts per l’efecte lent dels estels per a diferents grandàries del disc i perfils de temperatura i va calcular la probabilitat bayesiana de reproduir en cada cas les observacions amb el Nordic Optical Telescope (NOT). Per a aquest càlcul és necessari separar quina part de les diferències de lluentor entre les quatre imatges del quàsar es deu a aquest efecte dels estels i quina al de la massa global de la galàxia lent. Amb aquesta finalitat, l’equip va utilitzar els mesuraments en l’infraroig mitjà amb l’instrument CanariCam en el Gran Telescopi Canàries (GTC). Com que prové d’una regió més gran, l’efecte de lent gravitatòria provocada pels estels a penes té influència.
Trajectòria investigadora
Aquesta recerca ha estat realitzada pel Grup de Lents Gravitatòries, l’investigador principal del qual és José Antonio Muñoz Lozano, professor titular del Departament d’Astronomia i Astrofísica de la Universitat de València. El grup estudia des de l’any 2004 les propietats de les lents gravitatòries i les seues aplicacions a l’Astrofísica i la Cosmologia amb projectes nacionals i internacionals.
Article:
Observations of the Lensed Quasar Q2237+0305 with CanariCam at GTC. Vives-Arias, H., Muñoz, J.A., Kochanek, C.S., Mediavilla, E. & Jimenez-Vicente, J. (2016), ApJ, 831, 43.
http://adsabs.harvard.edu/abs/2016ApJ...831...43V
http://iopscience.iop.org/article/10.3847/0004-637X/831/1/43
