Un instrumento del Observatorio Europeo Astral ha detectado una nube de polvo cósmico en el centro de la galaxia Messier 77 que esconde un agujero negro supermasivo. El hallazgo confirma predicciones hechas hace unos 30 años y está dando a los astrónomos una nueva visión de los “núcleos galácticos activos”, que se cuentan entre los objetos más brillantes y enigmáticos del universo.
Los núcleos galácticos activos (AGN, en sus siglas inglesas) son fuentes de alta energía alimentadas por agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de algunas galaxias. Estos agujeros negros se alimentan de grandes volúmenes de polvo y gas cósmicos. Antes de ser devorado, este material se dirige en espiral hacia el agujero negro y en el proceso se liberan enormes cantidades de energía, que a menudo eclipsan a todas las estrellas de la galaxia.
El fenómeno has sido observado por el Interferómetro del Very Large Telescope (VLTI, en sus siglas inglesas, del Observatorio Europeo Austral, que ha publicado el hallazgo en la revista Nature este miércoles y ha explicado los detalles en un comunicado.
Objetos brillantes en los años 50
Los astrónomos han sentido curiosidad por los AGN desde que vieron por primera vez estos objetos brillantes en la década de 1950. Ahora, gracias al VLTI de ESO, un equipo de investigadores, dirigido por Violeta Gámez Rosas, de la Universidad de Leiden (Países Bajos), ha dado un paso clave para entender cómo funcionan y cómo son de cerca.
Al realizar observaciones extraordinariamente detalladas del centro de la galaxia Messier 77, también conocida como NGC 1068, Gámez Rosas y su equipo detectaron un grueso anillo de polvo y gas cósmico que oculta un agujero negro supermasivo. Este descubrimiento proporciona pruebas vitales para apoyar una teoría de hace 30 años conocida como ‘Modelo Unificado de los AGN’.
Los astrónomos saben que hay diferentes tipos de AGN. Por ejemplo, algunos emiten ráfagas de ondas de radio y otros no; algunos AGN brillan con luz visible, mientras que otros, como Messier 77, son más tenues. El modelo unificado afirma que, a pesar de sus diferencias, todos los AGN tienen la misma estructura básica: un agujero negro supermasivo rodeado por un grueso anillo de polvo.
La presencia de ese polvo –en un grueso anillo interior y un disco más extenso– y el agujero negro situado en su centro avalan la predicción que realizó el Modelo Unificado
Según este modelo, cualquier diferencia de apariencia entre los AGN es el resultado de la orientación con la que vemos el agujero negro y su grueso anillo desde la Tierra. El tipo de AGN que vemos depende de cuánto oscurece el anillo al agujero negro desde nuestro punto de vista, ocultándolo completamente en algunos casos.
Una observación que disipa dudas
Los astrónomos ya habían encontrado algunas pruebas que apoyaban el Modelo Unificado, incluyendo la detección de polvo caliente en el centro de Messier 77. Sin embargo, seguían existiendo dudas sobre si este polvo podía ocultar completamente un agujero negro y, por tanto, explicar por qué este AGN brilla menos en luz visible que otros.
“La naturaleza real de las nubes de polvo y su papel tanto en la alimentación del agujero negro como en la determinación de su aspecto cuando se ve desde la Tierra han sido cuestiones centrales en los estudios de los AGN durante las últimas tres décadas”, explica Gámez Rosas. “Aunque ningún resultado resolverá todas las preguntas que tenemos, hemos dado un paso importante en la comprensión del funcionamiento de los AGN”.
Las observaciones fueron posibles gracias al Experimento Espectroscópico de Apertura Múltiple en el Infrarrojo Medio (MATISSE) montado en el VLTI de ESO, situado en el desierto de Atacama, en Chile. MATISSE combinó la luz infrarroja recogida por los cuatro telescopios de 8,2 metros del Very Large Telescope (VLT) de ESO mediante una técnica llamada interferometría. El equipo utilizó MATISSE para escanear el centro de Messier 77, situado a 47 millones de años luz en la constelación de Cetus.
Cambios en la temperatura
“MATISSE puede ver una amplia gama de longitudes de onda infrarrojas, lo que nos permite ver a través del polvo y medir con precisión las temperaturas. Como el VLTI es, de hecho, un interferómetro muy grande, tenemos la resolución necesaria para ver lo que ocurre incluso en galaxias tan lejanas como Messier 77. Las imágenes que obtuvimos detallan los cambios de temperatura y absorción de las nubes de polvo alrededor del agujero negro”, afirma el coautor Walter Jaffe, profesor de la Universidad de Leiden.
El equipo construyó una imagen detallada del polvo y señaló dónde debía estar el agujero negro. Lo logró combinando, con los mapas de absorción, los cambios causados por la intensa radiación del agujero negro en la temperatura del polvo (desde la temperatura ambiente hasta unos 1.200 °C).
La presencia de ese polvo –en un grueso anillo interior y un disco más extenso– y el agujero negro situado en su centro avalan la predicción que realizó el Modelo Unificado.
“Nuestros resultados deberían conducir a una mejor comprensión del funcionamiento interno de los AGN”, concluye Gámez Rosas. “También podrían ayudarnos a entender mejor la historia de la Vía Láctea, que alberga un agujero negro supermasivo en su centro que podría haber estado activo en el pasado”.