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Nuestro aletargado monstruo galáctico

  • En las regiones centrales de la Vía Láctea se encuentra Sagitario A Estrella, un agujero negro supermasivo cuyos misterios comienzan a desvelarse ahora a través de nuevas observaciones científicas y astronómicas

Habrán oído hablar de él: nuestra galaxia, la Vía Láctea, esconde en su regiones centrales un monstruo hambriento con más de cuatro millones de veces la masa del Sol... un agujero negro supermasivo conocido como Sagitario A Estrella (también Sagitario A* o SgrA*, así con asterisco).

Aunque esta introducción puede disparar nuestra imaginación -sobre todo la de quienes saben algo de los agujeros negros supermasivos en los núcleos de otras galaxias-, y llevarnos a pensar en enormes cantidades de materia cayendo hacia el pozo gravitatorio y en una producción de energía igualmente enorme, la realidad de SgrA* es mucho más plácida y menos espectacular: según los expertos, se trata de un agujero negro más bien masivo (a secas, sin el súper), que se halla en un estado de letargo y que no dispone de la capacidad de los otros, los activos, para convertir la materia en energía. Sin embargo, se cree que muchos de los agujeros negros de los núcleos galácticos podrían incluirse en esta categoría de objetos durmientes y, además, Sagitario A* es el único que se encuentra lo suficientemente cerca como para poder estudiar en detalle su entorno, sus características y su comportamiento e, incluso, para fotografiarlo.

Masivo y aletargado

Antes del hallazgo de Sagitario A* ya se suponía que la mayoría de las galaxias debían de tener un agujero negro supermasivo en su centro. Esta suposición surgía del estudio de las galaxias activas, objetos en los que la energía, muy superior a la que pueden producir las estrellas que forman la galaxia, se halla concentrada en la región central. Aunque existen diversos tipos, la visión actual defiende que todas las galaxias activas responden a un mismo fenómeno: la presencia de un agujero negro supermasivo rodeado de un disco de gas en el núcleo galáctico. Es la materia existente en torno al agujero negro la que, en su proceso de caída, libera energía, y en algunos casos se observan también chorros de partículas perpendiculares al disco que viajan a velocidades cercanas a la de la luz (los jets relativistas). La enorme distancia a la que se encuentran las galaxias activas, sobre todo los cuásares, las sitúa en el universo primitivo: como su luz tarda miles de millones de años en alcanzarnos estamos viendo una etapa pasada, en la que la actividad nuclear parecía ser abundante; y los astrónomos dedujeron que los agujeros negros supermasivos que brillaban en el pasado deben estar presentes también en el universo actual, aunque quizá en estado latente.

Ese es, precisamente, el caso del agujero negro central de la Vía Láctea. Rainer Schödel, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) y experto en SgrA*, lo resume de forma muy clara: "Sagitario A* mantiene una corriente de materia cayendo hacia él, pero carece de un disco de acrecimiento; tampoco muestra la estructura de gas y polvo con forma de donut común a las galaxias activas; y tampoco hay evidencias claras de que exista un jet, aunque hay quien argumenta que podría existir uno, pero intermitente. Además, su emisión es muy débil y su capacidad para convertir materia en energía es muchísimo más baja que la de los cuásares. En definitiva, SgrA* no es un núcleo activo".

Así que la foto ha cambiado bastante. Entonces, ¿cómo es y cómo funciona este monstruo dormido? En el caso de SgrA*, la falta de referentes (fue el primer agujero negro supermasivo hallado en estado de letargo), se compensa con la cercanía. Se entiende que la principal causa de la debilidad de Sagitario A* reside en que no hay una nube de gas denso y abundante lo suficientemente cerca, y se cree que la frugal dieta de SgrA* se compone del viento estelar de un grupo de estrellas jóvenes próximas. Otra causa de la debilidad de Sagitario A* reside en la propia forma del flujo de acreción: el material no forma un disco fino, donde el gas se calienta debido a la fricción y emite energía, sino que se configura como un disco muy grueso que cae directamente hacia el agujero negro sin dejar "testimonio" de su existencia. Y hay un tercer factor que conspira para que SgrA* brille poco, ya que se predice que debe existir un viento muy fuerte que emana de él y que provocaría la pérdida de un alto porcentaje del material del flujo antes de alcanzar la región en la que la fuerza de gravedad del agujero negro lo absorbería.

Comportamiento variable

Desde hace años se viene observando que, varias veces al día, se producen fulguraciones en SgrA*, es decir, aumentos de su emisión en infrarrojos y en rayos X, que pueden multiplicarse hasta por diez y cien veces respectivamente. El origen de estas fulguraciones ha propiciado varias teorías, aunque probablemente no haga falta recurrir a ideas muy exóticas para explicarlas: "algunos trabajos consideran que las fulguraciones son algo especial, pero es posible que solo sean el pico visible de una variabilidad permanente en Sagitario A*. Cualquier flujo de acrecimiento en el universo tiene inestabilidades que hacen variar la emisión, se trata de un fenómeno corriente", asegura Rainer Schödel (IAA-CSIC).

Sin embargo, sí que se han registrado eventos especialmente llamativos. En 2005, el satélite Integral (ESA) descubrió que hace 350 años SgrA* experimentó una etapa de actividad que debió durar una década y que aumentó su emisión en casi un millón de veces, inundando de energía en rayos gamma el espacio circundante. Esa radiación prosiguió su viaje hasta, 350 años después, alcanzar a Sgr B2, una nube de hidrógeno que actuó como un espejo natural y comenzó a brillar en rayos gamma y rayos X, desvelando la actividad pasada de Sagitario A*. Algo similar fue detectado en 2007 por el satélite de rayos X Chandra (NASA), pero acaecido hace unos sesenta años y con menor intensidad -la emisión aumentó unas cien mil veces-. Estos hallazgos podrían interpretarse, siguiendo una de las líneas anteriores, como picos particularmente intensos en la actividad natural de SgrA*. Sin embargo, el caso desvelado por Integral genera más dudas dada su intensidad y se ha propuesto que, quizá, una nube de gas frío produjera este fenómeno. De hecho, puede que en los próximos años tenga lugar un fenómeno parecido: a principios de este año se anunciaba el hallazgo de una nube de gas -del tamaño del Sistema Solar y con una masa equivalente a tres veces la de la Tierra- en las cercanías de Sagitario A*. Con una velocidad de 2500 kilómetros por segundo, ya presenta signos de estar siendo deformada por la fuerza gravitatoria del agujero negro y se espera que en 2013 se acerque a tan solo treinta y seis horas luz de Sagitario A*. Los astrónomos creen que la nube irá desgarrándose en filamentos y cayendo hacia el agujero negro, lo que generará un nuevo periodo de actividad y aportará información de primera mano sobre su funcionamiento.

Lo que queda pendiente

Quizá uno de los aspectos más atractivos de Sagitario A* resida, precisamente, en lo mucho que nos queda por conocer. Superada la primera decepción al descubrir el carácter "inofensivo" de nuestro aletargado agujero negro masivo, resulta fascinante comprobar a qué velocidad avanza la investigación sobre él o el poco tiempo que falta para que desvelemos aspectos cruciales.

Por ejemplo, desconocemos cómo rota SgrA*, lo que constituye una de sus características principales junto con su masa y localización exacta y que proporcionaría información sobre su historia y sobre la de la Vía Láctea. En 2011 se presentó un trabajo que planteaba que aquellos agujeros negros supermasivos que han crecido alimentándose de la materia existente a su alrededor apenas mostrarán rotación, en tanto que los que crecen mediante la fusión con otros agujeros negros supermasivos rotarán rápidamente. Y esto se relaciona con una peculiaridad de Sagitario A*: "Es un agujero negro relativamente pequeño para encontrarse en una galaxia tan grande como la Vía Láctea. Sin embargo, La Vía Láctea tampoco es una galaxia del todo normal para su tamaño, porque casi no tiene bulbo. Esto significa que no ha sufrido fusiones importantes con otras galaxias, que es como se forman los bulbos y, en paralelo, crecen los agujeros negros supermasivos", aclara Rainer Schödel (IAA). De modo que determinar cómo rota SgrA* se presenta como el siguiente desafío para conocer su historia, y los astrónomos confían en averiguarlo en pocos años mediante un instrumento, GRAVITY, que se instalará en el Very Large Telescope (ESO) y que permitirá seguir las órbitas de estrellas muy próximas a SgrA* -a tan solo veinte veces la distancia que separa la Tierra del Sol-.

Otra cuestión pendiente, y que se espera aclarar también en los próximos años, es la estructura de Sagitario A*. Gracias a la interferometría en radio, que combina las imágenes de varios radiotelescopios y alcanza una resolución similar a la de una antena con un diámetro equivalente a la distancia que los separa, sabemos que SgrA* mide unos cincuenta millones de kilómetros (¡cuatro millones de masas solares en un tercio de la distancia Tierra-Sol!) y que, si el flujo de acreción dibuja un círculo en torno al agujero negro, posiblemente lo estamos viendo "de canto" o de forma oblicua, pero no de frente. El equipo que realizó este estudio está intentando aumentar la red de radiotelescopios disponible para, según sus palabras, alcanzar una resolución capaz de distinguir desde Washington los detalles de una moneda sostenida por alguien en Los Ángeles, y ser capaces de sacar una foto de SgrA*. Obviamente, la definición de estos objetos, que no emiten ni reflejan luz, impide tomar imágenes del agujero en sí, pero no de lo que se conoce como horizonte de sucesos, o región a partir de la que su fuerza de gravedad no es suficiente para absorber la luz. Y eso nos desvelará la silueta de SgrA*, algo nunca obtenido y que, incluso, parecía imposible hace apenas cinco años. La pregunta es obvia, dada la velocidad a la que avanza este campo: ¿qué nos depararán los cinco años próximos?

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