Astrónomos CATA descubren detalles clave sobre el crecimiento de agujeros negros supermasivos

El agujero negro supermasivo en el centro de nuestra Vía Láctea, conocido como Sagitario A*, tiene una masa equivalente a la de cuatro millones de soles. Descubierto en la década de los 70′ y estudiado recientemente gracias al Telescopio Horizonte de Sucesos, su conocimiento e investigación ha permitido a los astrónomos teorizar que todas las galaxias, o al menos las más masivas, poseen en su centro un agujero negro supermasivo.

En algunos casos esos agujeros negros pueden comer material de sus alrededores y emitir gran cantidades de energía. Esos objetos son conocidos como núcleo activo de galaxia o AGN, por sus siglas en inglés.

La comparación de nuestro Sagitario A* con el agujero negro supermasivo de la galaxia M87, el primero agujero negro fotografiado en 2019, revela que pese al colosal tamaño de nuestro agujero negro, es mil veces más pequeño y menos masivo que el de la mencionada galaxia ubicada a 55 millones de años luz de nuestro planeta y cuya masa alcanza nada menos que a la de 6 mil millones de soles. ¿Pero cómo llegan a crecer de esta manera? ¿Qué causa estas diferencias en sus tamaños?

Si bien se conoce que son capaces de devorar estrellas -las que tengan la desgracia de caer bajo su poderosa atracción gravitacional-, una nueva investigación publicada por astrónomos CATA en la revista Astrophysical Journal, revela que el polvo y el gas que circunda de estos poderosos objetos galácticos juega un papel clave.

“Nos enfocamos en la relación entre los agujeros negros y el material en su alrededor que los alimenta”, explica Claudio Ricci, astrónomo de la Universidad Diego Portales y el CATA quien dirigió la investigación.

Para ello se usaron los datos del mayor censo de agujeros negros en el universo cercano o local, elaborado por el equipo científico internacional del proyecto BASS, que durante más de 15 de años ha estado investigando los núcleos activos de galaxias, incluyendo una destacada participación de astrónomas y astrónomos del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA) desde Chile.

“Lo que descubrimos es que la cantidad de agujeros negros en acreción (crecimiento) disminuye cuando hay menos gas y polvo en su alrededor, y que este material desaparece debido al efecto de la radiación del agujero negro, que lo empuja y lo lleva lejos”, dice el astrónomo UDP.

Según detalla la nueva investigación, los agujeros negros empiezan su fase de acreción o crecimiento con relativamente poco gas y polvo, de manera que en una primera etapa se alimentan de forma muy lenta.

Una vez que reciben más material, debido por ejemplo a la explosión de estrellas cercanas, comienzan a “comer” de manera más rápida, pero esto se traduce en que empiezan a emitir mayor radiación, empujando lejos todo el material que lo alimenta.

Franz Bauer, astrónomo del Instituto de Astrofísica de la Universidad Católica y el CATA que participó de la investigación, explica que “entonces los agujeros negros quedan con muy poco material en sus alrededores, vale decir, menos comida. De esta forma empiezan a crecer de manera más lenta, hasta que se les vuelve a acabar el alimento y no emiten energía. Como ejemplo tenemos como el agujero negro supermasivo de la Vía Lactea, que se encuentra precisamente en una fase como esta”, detalla.

Precisamente, las observaciones de las últimas dos décadas revelan que sagitario A*, el agujero negro de nuestra galaxia, se encuentra en una fase inactiva. “Se piensa que hace algunos millones de años el agujero negro de la Via Láctea estuvo en fase de acreción, y es posible que esta fase se haya detenido por las razones que descubrimos en nuestro estudio: debido al empuje del material cercano por la radiación emitida”, agrega Claudio Ricci.

Pero diversos fenómenos contribuyen a que los agujeros negros vuelvan a su fase activa, como vientos estelares, explosión de supernovas cercanas, estrellas o nubes de gas que se “aventuran” demasiado cerca del agujero negro y son engullidas, o incluso choques de galaxias, como la colisión que ocurrirá entre nuestra vecina Andrómeda y la Vía Láctea, en unos 5 mil millones de años.

“Este estudio tiene una fuerte participación de la comunidad científica chilena, liderado por nuestro investigador Claudio Ricci. Durante su desarrollo, los telescopios ubicados en Chile han sido extremamente importantes, porque nos permiten de medir la masa de los agujeros negros y las propiedades de las galaxias que los albergan. Hemos trabajado en este proyecto por varios años, se empezó en 2016 y fue posible concluirlo en los últimos 2 años gracias a la nueva muestra de agujero negros de BASS”, concluye Ezequiel Treister, subdirector de CATA y astrónomo del Instituto de Astrofísica UC.