Un grupo de investigadores liderado por Paula Sánchez-Sáez, estudiante de doctorado en el Departamento de Astronomía de la Universidad de Chile, logró determinar la tasa de variabilidad en la luz emitida por el material tragado por agujeros negros supermasivos en núcleos de galaxias activas está determinado por la tasa de acreción, es decir, la cantidad de materia que están «comiendo».
Paula Sánchez-Sáez explicó en un comunicado:
«La luz emitida por el material que está cayendo (su brillo) cambia mucho con el tiempo, sin un patrón estable, por lo que decimos que muestran variabilidad. Sabemos que varía, pero todavía no sabemos con claridad por qué. Al observar otros objetos, como estrellas o galaxias sin núcleos activos, su brillo es constante a lo largo del tiempo, pero si observamos las galaxias con núcleos activos, su brillo sube y baja, y es completamente impredecible. Estudiamos cómo se relaciona la amplitud de esta variación en la luz emitida (o en palabras simples, la amplitud de la variabilidad) con la luminosidad promedio emitida por el AGN, la masa del agujero negro súper masivo y la tasa de acreción AGN (que corresponde a la cantidad de material que consume el agujero negro en un año). Los resultados de nuestro análisis muestran que, contrariamente a lo que se creía, la única propiedad física importante para explicar la amplitud de la variabilidad es la tasa de acreción de AGN».
El estudio determinó que solo hay una propiedad física que podría predecir la variabilidad de estos objetos: la tasa de acreción.
Paulina Lira, académica del Departamento de Astronomía de la Universidad de Chile, e investigadora en el Centro de Excelencia en Astrofísica de CATA, dijo en un comunicado:
«Esto no es más que la cantidad de material que está cayendo en este agujero negro supermasivo. Por lo tanto, si está a dieta, si traga mucho o si ya no puede tragar más… eso determinará si varían mucho o poco. Y lo que detectamos es que cuanto menos tragan, más varían».
Para Paula Sánchez-Sáez, primera autora del estudio, la importancia de este descubrimiento es intentar dilucidar cuál es el mecanismo físico detrás de esta variabilidad, una de las características más inherentes de los núcleos galácticos activos.
Paula Sánchez-Sáez agrega:
«Los resultados obtenidos en este estudio cuestionan el viejo paradigma de que la amplitud de la variabilidad del AGN dependía principalmente de la luminosidad del AGN. Esto se creía porque medir la masa de agujeros negros no siempre es posible, por lo que la medición de las tasas de acreción solo pudo hacerse con precisión para unos pocos objetos, pero con los datos del SDSS fue posible medir estas propiedades físicas para una muestra del orden de 2.000 objetos, que también fueron observados por el QUEST-La Silla AGN Variability Survey. Además, a partir de nuestra encuesta de variabilidad, pudimos obtener curvas de luz de muy buena calidad para una gran muestra de objetos, por lo que pudimos estudiar la variabilidad de cada objeto de forma independiente, lo que antes no era posible para una gran muestra de AGN. Combinando el hecho de que teníamos medidas precisas de las propiedades físicas de AGN, además de una buena caracterización de la variabilidad de AGN individuales, pudimos determinar que el factor principal que determina la amplitud de la variabilidad es la tasa de acreción».
Los datos utilizados en este trabajo provienen de dos fuentes. Para el análisis de variabilidad, utilizaron los datos de la encuesta de variabilidad QUANT-La Silla AGN (dirigida por Paulina Lira), que se llevó a cabo entre 2010 y 2015, observando 5 campos extragalácticos. Para el estudio de las propiedades físicas de la AGN, utilizaron datos espectrales públicos de Sloan Digital Sky Survey (SDSS).
En el futuro, los investigadores buscarán estudiar la escala de tiempo de variabilidad de estos núcleos galácticos activos.
Paula Sánchez-Sáez agrega:
«Otra propiedad muy importante es la escala de tiempo de variabilidad de estos objetos. Para medir esta propiedad con precisión debemos tener curvas de luz con una cobertura de más de 10 años. Por lo tanto, debemos esperar hasta futuras encuestas, como el Large Synoptic Survey Telescope (LSST), brinde más datos fotométricos, de modo que podamos combinar estos datos con nuestros datos de la encuesta de variabilidad QUEST-La Silla AGN para extender nuestras curvas de luz a un orden de 20 años».
El estudio científico ha sido publicado en arXiv.org.