La mayor nitidez del radiotelescopio ALMA abre las puertas del universo fr¨ªo

Los astr¨®nomos han comenzado a usar, por primera vez, la mayor separaci¨®n posible entre las 66 antenas del radio telescopio ALMA, ubicado en el ¨¢rido desierto de Atacama, en el norte de Chile, manteni¨¦ndolas a una distancia de 15 kil¨®metros entre s¨ª. ?El resultado? La mayor nitidez alcanzable con este observatorio capaz de investigar el universo fr¨ªo, aquel que, a diferencia de estrellas y galaxias, no podemos ver con los telescopios convencionales.

Cient¨ªficos del Instituto de Astrof¨ªsica de la Pontificia Universidad Cat¨®lica (IA-PUC) y del Centro de Astrof¨ªsica y Tecnolog¨ªas Afines (CATA), en Chile, han logrado con la nueva configuraci¨®n obtener la imagen m¨¢s n¨ªtida del gas fr¨ªo ubicado la regi¨®n central de un choque de galaxias, un gas que alimenta simult¨¢neamente a dos monstruosos agujeros negros supermasivos a 360 millones a?os luz de nuestro planeta.

Se trata de dos galaxias ¨Calgunos expertos hablan de que ser¨ªan tres- que se encuentran en proceso de colisi¨®n en la constelaci¨®n de Ofiuco, dando origen a una nueva galaxia conocida como NGC 6240. Este proceso es un adelanto de lo que ocurrir¨¢ en nuestra propia V¨ªa L¨¢ctea cuando se fusione con la vecina Andr¨®meda, en unos 5.000 millones de a?os de distancia. De ah¨ª el inter¨¦s por pasa en este sistema, donde el comportamiento de los agujeros negros es diferente al que hab¨ªa sido predicho desde hace un par de d¨¦cadas, cuando se comenz¨® a observar esta formaci¨®n.

Visi¨®n poderosa

Una t¨¦cnica conocida como ¡°interferometr¨ªa¡±, similar a la que se utiliz¨® para obtener la primera imagen del evento de horizonte de un agujero negro en 2019, es la que est¨¢ permitiendo realizar todos estos hallazgos. La diferencia es que, en el caso del primer agujero negro fotografiado, se utilizaron observatorios en diversos lugares del mundo, con una separaci¨®n no de decenas, sino de miles de kil¨®metros.

Ezequiel Treister, astr¨®nomo IA-PUC que lider¨® la investigaci¨®n, lo explica: ¡°Sab¨ªamos que utilizar esta t¨¦cnica abrir¨ªa la puerta a un universo de nuevos descubrimientos en astronom¨ªa. Cuando se combina la luz de m¨¢s de un receptor, como es el caso de ALMA con 66 antenas, mayor separaci¨®n entre ellos equivale a mayor nitidez¡±.

Para tener una idea, podemos comparar esta configuraci¨®n de antenas con la apertura del espejo en un telescopio convencional como el Hubble. En estos telescopios ¨®pticos, la apertura del espejo, o su di¨¢metro, es la que define el detalle de las im¨¢genes que se obtienen: cuanto m¨¢s grande sea la apertura, mayor detalle. ¡°La configuraci¨®n en ALMA ten¨ªa antenas con una distancia m¨¢xima de 15 kil¨®metros. Eso permite obtener un detalle de imagen igual al que se conseguir¨ªa si tuvi¨¦ramos un telescopio entero de 15 kil¨®metros de tama?o/apertura¡±, explica Hugo Messias, astr¨®nomo de ALMA que particip¨® de la investigaci¨®n.

Ezequiel Treister cuenta que el trabajo comenz¨® en 2015, despu¨¦s de una reuni¨®n de astr¨®nomos en el Instituto Tecnol¨®gico de California, Caltech, donde junto a otros colegas comenzaron a planear propuestas para ALMA. ¡°Las observaciones reci¨¦n se pudieron realizar en septiembre de 2017. No era f¨¢cil hacer coincidir la configuraci¨®n correcta de las antenas con las condiciones clim¨¢ticas adecuadas. Y despu¨¦s vino el an¨¢lisis de los datos. Fueron dos a?os de intenso trabajo, codo con codo con expertos colaboradores de todas partes del mundo¡±, relata el astr¨®nomo.

A comienzos del pasado enero, desde las remotas islas de Haw¨¢i, donde se desarrollaba la reuni¨®n n¨²mero 235 de la sociedad astron¨®mica estadounidense, se dieron a conocer los resultados de esta investigaci¨®n, que arroja luces sobre el destino que correr¨¢ nuestra propia galaxia.

Turbulenta colisi¨®n

Un misterio que se pudo resolver fue el que exist¨ªa en torno al tama?o de los agujeros negros. ¡°Se pensaba que eran demasiado masivos en proporci¨®n a sus galaxias, ya que, al medir sus masas, era imposible separarlos de otro material en la regi¨®n central, como gas y estrellas¡±, explica Treister. La investigaci¨®n pudo medir directamente las masas de los agujeros, concluyendo que corresponden a entre 500 y 1.000 millones de veces la del Sol, unas 100 veces m¨¢s grande que el que encontramos en el centro de la V¨ªa L¨¢ctea, pero proporcionales a lo que se espera para el tama?o de sus galaxias.

Tambi¨¦n se pudo entender la configuraci¨®n del gas que se ubica entre los dos agujeros negros: forman una especie de filamento de gas molecular que los une a una distancia similar a la de la Tierra con Pr¨®xima Centauri, (la estrella m¨¢s cercana a nuestro planeta ubicada a cuatro a?os luz). ¡°Lo que descubrimos sin duda nos sorprendi¨®. En vez del disco rotante predicho hace 20 a?os, ahora ve¨ªamos claramente un filamento de gas uniendo los dos agujeros negros. Esta estructura parece estar est¨¢tica, pero no lo est¨¢¡±, agrega Franz Bauer, astr¨®nomo del Instituto de Astrof¨ªsica de la Universidad Cat¨®lica que tambi¨¦n particip¨® de la investigaci¨®n.

¡°Sab¨ªamos que utilizar esta t¨¦cnica abrir¨ªa la puerta a un universo de nuevos descubrimientos en astronom¨ªa"

Estos revolucionarios datos nos indican que la mayor parte del gas detectado se localiza en la regi¨®n entre los dos agujeros negros y que hay tal cantidad que equivaldr¨ªa a 10.000 millones de masas solares o unas 15 veces m¨¢s que todo el gas que encontramos en la V¨ªa L¨¢ctea. Parte de este gas es expulsado por intensos vientos a velocidades de alrededor de 500 kil¨®metros por segundo o m¨¢s. ¡°Pensamos que, eventualmente, gran parte del gas ser¨¢ expulsado de la regi¨®n central de la galaxia, mientras que una fracci¨®n relativamente peque?a caer¨¢ al interior del agujero negro, aliment¨¢ndolo¡±, dice Franz Bauer.

A futuro, el potencial de esta t¨¦cnica de observaci¨®n es enorme. Una buena parte de las regiones del espacio que no hemos podido ver hasta ahora se hallan ¡°ocultas¡±, debido al polvo existente en las regiones centrales de las galaxias: este absorbe la luz ¨®ptica, lo que explica por qu¨¦ al observar hacia el centro de la galaxia se aprecia mayormente oscuridad. Una aut¨¦ntica pared de polvo que hemos aprendido a atravesar y que comienza, de a poco, develar todos sus secretos.