• Es la primera observación directa que demuestra que un hoyo negro tiene un tipo de “alimentación” diferente al ya conocido, de gas caliente

Un equipo internacional de astrónomos, en el que participa Roberto Galván Madrid, del Instituto de Radioastronomía y Astrofísica (IRyA) de la UNAM, con sede en Morelia, Michoacán, descubrió que los agujeros negros, además de alimentarse de gas muy caliente, también pueden darse un “atracón” de nubes gigantes de gas molecular muy frío, en forma de “aguaceros” grumosos y caóticos.

El hallazgo, dado a conocer recientemente en la revista Nature, es la primera observación directa que demuestra que un hoyo negro tiene otro tipo de “alimentación”, diferente al ya conocido.

El científico universitario explicó que esos agujeros pueden ser de dos tipos: los de masa estelar, con pocas veces la masa del Sol, y los supermasivos, con millones y millones de veces la masa solar.

Los astrónomos están “más o menos convencidos de que casi cualquier galaxia, incluida la Vía Láctea, tiene un agujero negro supermasivo en el centro”; se calcula que el nuestro tiene tres millones de veces la masa de nuestra estrella brillante.

Pero el que se observó en este hallazgo está en el extremo superior del rango posible de masas de agujeros negros: es 100 veces más masivo que el de nuestra galaxia: 300 millones de veces la masa del Sol, explicó el científico.

Ese hoyo negro se ubica en el centro de la galaxia más brillante y pesada de todas las que conforman el cúmulo denominado Abell 2597, conocida como BCG (Brightest Cluster Galaxy), a mil millones de años luz de la Tierra, distancia que, aunque suene lejana, no lo es tanto, pues es parte del Universo local, es decir, del espacio exterior más cercano a nosotros y que corresponde a sólo el uno por ciento del tamaño del cosmos.

Este objeto ya se había observado previamente con otros instrumentos, como el Telescopio Espacial Chandra de rayos X, y se sabía que, como otros cúmulos de galaxias, está embebido en un baño de gas muy caliente (a millones de kelvin).

Ahora, se añade una nueva pieza con el uso del radiotelescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), en el desierto de Chile, con el cual los expertos pudieron detectar el gas frío.

Sombra de nube

El crecimiento de los agujeros negros se regula por lo que “ingieren”, como ocurre con los humanos; unos miden 10 millones de veces la masa del Sol y otros 500 millones, por lo que la duda consecuente es cómo alcanzan su tamaño.

Una pregunta importante en astrofísica es cómo ocurre su alimentación. “Ésa es la aportación de este estudio, que da una observación directa de que un agujero negro en particular está tragando nubes de gas frío”.

Cuando este último alcanza ciertas temperaturas y densidades, rápidamente forma moléculas, en este caso de monóxido de carbono; son ellas las que emiten la radiación que ALMA puede detectar. Lo que el instrumento hizo fue observar las nubes de gas frío en “modo sombra” contra el agujero negro supermasivo, “como cuando una nube pasa frente al Sol y proyecta su sombra en el piso”.

Así, se vieron tres nubes “discretas”, cada una con un millón de veces la masa del Sol, moviéndose a diferentes velocidades, lo cual fue sorprendente, calificó Roberto Galván.

Gracias a ALMA fue posible separar la emisión de una y otra nubes, y ver a las tres cayendo al agujero a velocidades diversas, resaltó el astrónomo.

Mediante cálculos estadísticos los científicos pueden percatarse de la existencia de muchas más nubes, “porque sólo vimos las que se proyectaron como una sombra contra el agujero negro. Pero deben existir más por detrás, por un lado y otro, e inferimos que al agujero negro le cae una especie de lluvia de nubes frías que se traga”.

Es así que hoy se sabe que, en su “alimentación”, combinan procesos, varían su “dieta” y “comen” gas caliente y frío.

De hecho, las nubes observadas están cerca de caer; se ubican a menos de 100 parsecs del agujero negro, es decir, alrededor de 300 años luz. De ahí pueden seguir dos caminos: uno de ellos es ser directamente tragadas, o que cuando se acerquen más al hoyo, se asienten en el llamado disco de acreción que rodea al agujero y después sean devoradas. “Pero eso no lo podemos decir ahora; ya vendrán nuevas observaciones”, reiteró el universitario.

Por lo pronto, el artículo “Cold, clumpy accretion onto an active supermassive black hole” en Nature, aporta una pieza importante en el rompecabezas de cómo sucede la acreción en los agujeros negros supermasivos.

El especialista en radiotelescopios detalló que este trabajo comenzó cuando varios de los autores trabajaron como investigadores posdoctorales en el European Southern Observatory, en 2012.

Mi contribución fue mostrar cómo usar y qué hacer con los datos de ALMA. Ayudé en los detalles técnicos, desde la preparación de la propuesta y de simulaciones de lo que el radiotelescopio podría ver. Una vez que se concedió el tiempo, se hicieron las observaciones y se obtuvieron los datos en 2014. “Ayudé con el procesamiento e interpretación de las imágenes” concluyó Galván Madrid.