Una visión sin precedentes de un agujero negro supermasivo podría cambiar la física para siempre

Los agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de muchas galaxias podrían parecerse más a tortitas que a rosquillas, tortitas que humean cuando los agujeros negros de su centro queman sus bordes interiores.

Así es como el astrónomo de la Universidad de la Costa Azul Romain Petrov describió los hallazgos de sus colegas en un nuevo artículo publicado el miércoles en Nature. Se trata de un hallazgo que confirma, y amplía, una teoría largamente sostenida sobre los núcleos galácticos activos, los centros extremadamente brillantes de algunas galaxias que se cree que son impulsados por agujeros negros supermasivos, y que podría tener implicaciones para la comprensión de nuestra propia existencia.

“La coevolución entre el agujero negro y la galaxia anfitriona -¿qué fue primero, el agujero negro o la galaxia? – tiene un fuerte impacto en la evolución de la galaxia, incluyendo la formación de estrellas en esa galaxia”, dijo el Dr. Petrov. “Un eslabón en la cadena de acontecimientos que lleva a la existencia de personas que pueden discutir estas cuestiones”.

El Dr. Petrov y sus colegas utilizaron el Experimento EspectroScópico de infrarrojo medio Multi-AperTure (MATISSE) y el Very Large Telescope de Chile para realizar nuevas observaciones de la galaxia Messier 77, una galaxia espiral barrada situada a unos 47 millones de años luz de la Tierra.

Messier 77 es una de las galaxias más fáciles de observar con un núcleo galáctico activo y fue la base de lo que se conoce como el Modelo Unificado de Núcleos Galácticos Activos, que sostiene que las diferencias en el comportamiento observado entre los diferentes núcleos son una función de nuestro ángulo de visión al observarlos y de cuánto está oculto el agujero negro central por un toro de polvo y gas. Este toro se forma a medida que la materia entra en espiral para alimentar el agujero negro central, el material se arremolina y comprime y libera la tremenda cantidad de energía que hace que los núcleos galácticos activos sean “activos”.

Messier 77 es el Núcleo Galáctico Activo canónico, su toro oculta el agujero negro central de la vista directa, dijo el Dr. Petrov, “convirtiéndolo en la piedra angular del modelo unificado de Núcleos Galácticos Activos que explica una gran clase de fenómenos entonces misteriosos con un solo mecanismo.”

Pero en 2019, un equipo que utiliza el instrumento GRAVITY a través del Very Large Telescope resultados publicados que el Dr. Petrov dijo que desafiaba la geometría aceptada de Messier 77, y por lo tanto el modelo unificado.

GRAVITY, al igual que MATISSE, es un instrumento infrarrojo, y el equipo de GRAVITY llegó a la conclusión de que podía ver el borde interior caliente del “donut”, el toro que debería ocultar el agujero negro en el centro de Messier 77.

“Si se ve el borde interior del donut, entonces no puede ocultar la estructura central que está en medio de ese “donut””, dijo el Dr. Petrov.  “Entonces el modelo unificado no describe adecuadamente el objetivo que se utilizó para proponer el modelo unificado”.

Pero GRAVITY es un instrumento del infrarrojo cercano, sensible a la banda K, la luz infrarroja de longitudes de onda entre 2 y 2,4 micras. MATISSE ve en las bandas L, M y N, señaló el Dr. Petrov, longitudes de onda entre 3 y 14 micras, que son más sensibles al tipo de diferencias de temperatura que se cuestionan en las observaciones de Messier 77. Las nuevas observaciones realizadas por el Dr. Petrov y sus colegas refutan las predicciones de la colaboración GRAVITY sobre lo que debería verse con MATISSE, dijo, y por tanto preservan el modelo unificado de los Núcleos Galácticos Activos.

“Favorece de nuevo el modelo unificado, con una actualización: el toro de polvo está efectivamente ocultando la estructura central en [Messier 77], pero se parece más a un panqueque con un agujero central”, dijo el Dr. Petrov. “Y vemos flujos de material por encima de ese ‘panqueque’ – La fuente caliente central está quemando los bordes del agujero en el panqueque y vemos el humo”, humo que es realmente polvo soplado desde el borde interior del toro por la intensa radiación del agujero negro.

El modelo unificado recién reforzado puede aplicarse ahora al estudio de otros núcleos galácticos activos, dijo el Dr. Petrov, y ayudará a los astrónomos en su intento de desentrañar cómo evolucionan juntos los agujeros negros y las galaxias, y que eso puede decirnos sobre la formación de estrellas, la formación de planetas y el desarrollo de la propia vida.

Mientras tanto, el Dr. Petrov tiene más preguntas específicas sobre Messier 77, como por ejemplo, ¿de qué se compone exactamente el polvo en el centro de este Núcleo Galáctico Activo?

“¿Qué es exactamente el proceso del viento polvoriento, el ‘humo’ sobre elagujero central del panqueque”, dijo. “Esto puede obtenerse a partir de una mayor resolución espectral con MATISSE -imágenes en bandas espectrales mucho más estrechas- y estamos trabajando en la mejora de MATISSE para permitirlo. Actualmente estoy en el Observatorio de Paranal [in Chile] precisamente para eso”.