Encontrado un agujero negro oculto en una rosca de polvo c¨®smico

En 1915, estudiando las reci¨¦n publicadas ecuaciones de campo del f¨ªsico alem¨¢n Albert Einstein, su compatriota Karl Schwarzschild descubri¨® que implicaban la existencia de unos objetos extra?os y sobrecogedores, puntos del cosmos donde la masa estaba tan concentrada que ni siquiera la luz escapar¨ªa a su influjo. Ahora sabemos que esos monstruos devoradores de todo existen y que los mayores se encuentran en el interior de los objetos m¨¢s brillantes del universo.

Los n¨²cleos gal¨¢cticos activos, como se llama ahora a esos objetos, son regiones del centro de una galaxia que no brillan por tener muchas estrellas. En realidad se trata de acumulaciones de polvo c¨®smico y gas en torno a un agujero negro supermasivo que no es capaz de devorar tal cantidad de materia. Como en una danza en la que una multitud corre y choca en torno a un centro que tira de ellos, las fuerzas gravitatorias y la fricci¨®n a las que el agujero somete a esa inmensa nube de gas y polvo hacen que se eleve la temperatura y se genere una intensa radiaci¨®n electromagn¨¦tica.

Desde hace d¨¦cadas, la observaci¨®n desde la Tierra de esa radiaci¨®n ha confundido y fascinado a los astr¨®nomos. Algunos de estos n¨²cleos concentran luminosidades miles de veces mayores que la de la V¨ªa L¨¢ctea en regiones del tama?o de nuestro Sistema Solar y all¨ª se han hallado im¨¢genes de radio en las que hay movimientos que parecen superar la velocidad de la luz.

Aunque cuando se estudian desde la Tierra los n¨²cleos activos de las galaxias representan una fauna diversa, hay un modelo te¨®rico que intenta unificarlos a todos. Algunos brillan con intensidad visible como si fuesen estrellas y otros parecen m¨¢s atenuados y requieren otros instrumentos para contemplarlos mejor, pero todos tienen una estructura b¨¢sica, con un agujero negro inmenso en el centro rodeado por una nube de polvo y gas que lo alimenta, pero que tambi¨¦n lo oculta.

La revista Nature publica hoy un trabajo de un equipo internacional de cient¨ªficos que apoya esa teor¨ªa de unificaci¨®n. El grupo, liderado por la investigadora mexicana de la Universidad de Leiden (Pa¨ªses Bajos) Violeta G¨¢mez Rosas, eligi¨® para poner a prueba esta hip¨®tesis el centro de la galaxia Messier 77, situada a 47 millones de a?os luz de la Tierra, en la constelaci¨®n Cetus. Para hacerlo, utiliz¨® un instrumento llamado MATISSE, capaz de combinar varias unidades del Telescopio Muy Grande que el Observatorio Europeo Austral tiene en el desierto de Atacama, en Chile. Con ese instrumento, capaz de observar el polvo y medir su temperatura a trav¨¦s de la radiaci¨®n infrarroja, y un laborioso trabajo de an¨¢lisis, que incluy¨® nuevas im¨¢genes en frecuencias de radio, fueron capaces de desentra?ar lo que ocultaba la rosca (lo que en geometr¨ªa se conoce como un toro) de polvo y gas que rodea el centro de la galaxia y localizar el agujero negro en su interior.

El resultado del trabajo apoya la teor¨ªa unificada de los n¨²cleos activos gal¨¢cticos y sugiere que las diferencias de apariencia de estos n¨²cleos, que hab¨ªa llevado a clasificarlos en dos tipos, depende de la posici¨®n desde la que los observamos. G¨¢mez Rosas advierte de que ¡°a¨²n es pronto para sacar conclusiones definitivas, porque es el primer estudio de este tipo que se ha llevado a cabo, pero es un paso importante para entender c¨®mo funcionan estos n¨²cleos gal¨¢cticos activos¡±.

Con su posici¨®n central en las galaxias y su poder¨ªo gravitatorio, comprender la naturaleza de los agujeros negros supermasivos y sus entornos es cr¨ªtico para entender la evoluci¨®n gal¨¢ctica y tambi¨¦n la del mismo universo. Se sabe, por ejemplo, que Sagitario A*, el agujero negro que preside el centro de nuestra V¨ªa L¨¢ctea, no tiene a su alrededor un n¨²cleo activo. Eso, seg¨²n explica G¨¢mez Rosas, m¨¢s que a la condici¨®n del propio agujero se debe ¡°a la cantidad de materia que hay a su alrededor¡±. Parece que Sagitario A* gener¨® un n¨²cleo activo en el pasado, pero ahora no tiene suficiente gas a su alrededor para hacerlo. No est¨¢ claro si la evoluci¨®n de la galaxia podr¨ªa devolverle ese pasado brillante. ¡°El agujero negro puede crecer si va tragando m¨¢s materia, pero el que sea activo o no depende de su entorno, no de cambios en s¨ª mismo¡±, afirma la autora del trabajo que hoy publica Nature.

Por ¨²ltimo, tambi¨¦n hay un debate importante alrededor de la relaci¨®n entre los agujeros negros en el centro de las galaxias y su papel en la formaci¨®n de estrellas. Aunque parece claro que condicionan los movimientos gal¨¢cticos o su brillo, hay dudas sobre su efecto en la fertilidad estelar. Seg¨²n algunas hip¨®tesis, la activaci¨®n del medio interestelar favorecer¨ªa la formaci¨®n de estrellas, pero tambi¨¦n se plantea que los agujeros expulsen el material o que un exceso en el calentamiento del medio interestelar har¨ªa exceder la temperatura ideal para convertirse en un buen vivero de estrellas.

En 2019, m¨¢s de un siglo despu¨¦s de que Schwarzschild nos hablase por primera vez de los agujeros negros, un equipo internacional de astr¨®nomos fotografi¨® por primera vez el que se encuentra en el centro de la V¨ªa L¨¢ctea. Hoy, otro grupo ha demostrado que es posible llegar al interior de algunas de las galaxias que parec¨ªan m¨¢s inaccesibles para estudiar el papel de estas singularidades gravitacionales que llevan d¨¦cadas alimentando nuestra imaginaci¨®n. El estudio de los agujeros negros seguir¨¢ siendo en los pr¨®ximos a?os un espacio ideal para seguir empujando los l¨ªmites del conocimiento humano.

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