Los astrónomos se asoman al agujero negro supermasivo de la Vía Láctea

Nuevas observaciones realizadas por el  Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) han descubierto un disco frío de gas interestelar, que nunca se había observado antes, alrededor del agujero negro supermasivo que está en el centro de la Vía Láctea.

Este agujero negro tiene una masa 1,3 billones de veces superior a la de la Tierra y se ubica a 26.000 años luz de distancia de nuestro planeta.

Descubierto en 2002, sólo el año pasado, tal como explicamos en otro artículo, se confirmó que se trataba de un agujero negro supermasivo, y no solo de una fuente de radio muy compacta y brillante.

Ahora sabemos que nuestro centro galáctico rebosa de estrellas errantes, nubes de polvo interestelar y gases relativamente fríos, pero increíblemente calientes.

Estos gases se cree que orbitan alrededor del agujero negro describiendo un gran disco de acreción que se extiende hasta varias décimas de años luz desde el horizonte de sucesos del agujero negro.

Sin embargo, hasta ahora los astrónomos solo han podido obtener imágenes de la parte más tenue y caliente del gas en acreción, que forman un flujo semiesférico que no parece rotar. Su temperatura se estima alcanza unos abrasadores 10 millones de grados Celsius, o cerca de dos tercios de la temperatura que hay en el centro de nuestro Sol.

A tamaña temperatura, el gas emite una intensa luz de rayos X, que es captada por los telescopios espaciales de rayos X, a una escala de aproximadamente un décimo de año luz desde el agujero negro.

Primera imagen

Además de este gas caliente y brillante, en observaciones realizadas anteriormente con telescopios que operan en longitudes de onda milimétricas, ya se habían detectado grandes cantidades de gas de hidrógeno más frío (cerca de 10.000 grados Celsius) a unos pocos años luz del agujero negro: a un centésimo de año luz de distancia, o unas 630 veces la distancia que separa la Tierra del Sol.

A pesar de que el agujero negro de nuestro centro galáctico está relativamente tranquilo, la radiación a su alrededor es lo suficientemente fuerte para que los átomos de hidrógeno estén constantemente perdiendo y recombinando sus electrones.
Y este fenómeno emite una señal característica en longitudes de onda milimétricas que logra llegar a la Tierra con pocas pérdidas en el camino.

Gracias a su gran sensibilidad y capacidad para realizar observaciones con un gran nivel de detalle, ALMA pudo detectar esta débil señal de radio y generar la primera imagen del disco de gas más frío que rodea el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea.

Estas observaciones permitieron a los astrónomos cartografiar la región y rastrear el movimiento del gas. Los investigadores estiman que la cantidad de hidrógeno en este frío disco es alrededor de un décimo de la masa de Júpiter, o un diezmilésimo del Sol.

Orbitando el agujero negro

Al cartografiar las variaciones en las longitudes de onda de esta luz de radio provocadas por el efecto Doppler (la luz emitida por objetos que viajan en dirección de la Tierra se ve levemente desplazada hacia el espectro azul, mientras que la luz de los astros que se alejan de nosotros se desplaza hacia el espectro rojo), los astrónomos pudieron determinar fehacientemente que el gas estaba en órbita alrededor del agujero negro.

Tras analizar la velocidad de rotación del gas frío, estimada en unos 2.200 kilómetros por segundo, los astrónomos concluyeron asimismo que el disco o bien está casi de frente, o está hecho de pequeñas aglomeraciones que se mueven de forma aleatoria en órbitas diferentes, sin que haya tanta rotación sistemática.

Esta información ayudará a los astrónomos a entender mejor la manera en que los agujeros negros devoran materia y las complejas interacciones entre los agujeros negros y su entorno galáctico.

“Hemos sido los primeros en obtener imágenes de este escurridizo disco y estudiar su rotación”, afirma Elena Murchikova, del departamento de Astrofísica del Instituto de Estudios Avanzados de Princeton, en Nueva Jersey, y autora principal del artículo, en un comunicado.

“También estamos estudiando la acreción en dirección del agujero negro. Es importante, porque este es el agujero negro supermasivo más cercano a nosotros, y a pesar de eso no entendemos bien cómo funciona este fenómeno de acreción. Esperamos que con estas nuevas observaciones de ALMA lograremos desentrañar algunos secretos del agujero negro”.

Referencia

A cool accretion disk around the Galactic Center black hole. E.M. Murchikova, et al. Nature, 06 Junio 2019. DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-019-1242-z