Los agujeros negros supermasivos plantean preguntas sin respuesta para los astrónomos de todo el mundo, una de las cuales es «¿Cómo crecen tanto?» Ahora, un equipo internacional de astrónomos, incluidos investigadores de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia, ha descubierto un poderoso viento magnético giratorio que creen que está ayudando a crecer el agujero negro supermasivo central de una galaxia.
El viento arremolinado, revelado con la ayuda del telescopio ALMA en la galaxia cercana ESO320-G030, sugiere que procesos similares están involucrados tanto en el crecimiento de los agujeros negros como en el nacimiento de estrellas.
La investigación se presenta en el artículo «Un espectacular viento impulsado magnetohidrodinámico a escala galáctica en ESO 320-G030», publicado en la revista Astronomy and Astrophysics.
La mayoría de las galaxias, incluida nuestra Vía Láctea, tienen un agujero negro supermasivo en su centro. Cómo estos objetos alucinantemente masivos llegan a pesar tanto como millones o miles de millones de estrellas es una pregunta de larga data para los astrónomos.
En busca de pistas sobre este misterio, un equipo de científicos liderado por Mark Gorski (Universidad Northwestern y Chalmers) y Susanne Aalto (Chalmers) optó por estudiar la galaxia relativamente cercana ESO320-G030, a sólo 120 millones de años luz de distancia. Es una galaxia muy activa, que forma estrellas 10 veces más rápido que en nuestra propia galaxia.
«Dado que esta galaxia es muy luminosa en el infrarrojo, los telescopios pueden resolver detalles sorprendentes en su centro. Queríamos medir la luz de las moléculas transportadas por los vientos desde el núcleo de la galaxia, con la esperanza de rastrear cómo los vientos son lanzados por una creciente, o próxima a estar creciendo, agujero negro supermasivo.
«Utilizando ALMA, pudimos estudiar la luz detrás de gruesas capas de polvo y gas», dice Aalto, profesor de Radioastronomía en la Universidad Tecnológica de Chalmers.
Para localizar el gas denso lo más cerca posible del agujero negro central, los científicos estudiaron la luz procedente de moléculas de cianuro de hidrógeno (HCN). Gracias a la capacidad de ALMA para obtener imágenes de detalles finos y rastrear movimientos en el gas (utilizando el efecto Doppler), descubrieron patrones que sugieren la presencia de un viento giratorio magnetizado.
Mientras que otros vientos y chorros en el centro de las galaxias empujan el material lejos del agujero negro supermasivo, el viento recién descubierto añade otro proceso que, en cambio, puede alimentar el agujero negro y ayudarlo a crecer.
«Podemos ver cómo los vientos forman una estructura en espiral, ondeando desde el centro de la galaxia. Cuando medimos la rotación, la masa y la velocidad del material que fluye hacia afuera, nos sorprendió descubrir que podíamos descartar muchas explicaciones para el poder del viento, formación de estrellas, por ejemplo.
«En cambio, el flujo hacia afuera puede ser impulsado por la entrada de gas y parece mantenerse unido mediante campos magnéticos», dice Aalto.
Los científicos creen que el viento magnético giratorio ayuda al crecimiento del agujero negro.
El material viaja alrededor del agujero negro antes de caer, como el agua alrededor de un desagüe. La materia que se acerca al agujero negro se acumula en un disco caótico que gira. Allí se desarrollan y fortalecen los campos magnéticos. Los campos magnéticos ayudan a alejar la materia de la galaxia, creando el viento en espiral. La pérdida de materia debido a este viento también ralentiza el giro del disco, lo que significa que la materia puede fluir más fácilmente hacia el agujero negro, convirtiendo un hilo en una corriente.
Para Gorski, la forma en que esto sucede recuerda sorprendentemente a un entorno de escala mucho más pequeña en el espacio: los remolinos de gas y polvo que conducen al nacimiento de nuevas estrellas y planetas.
«Está bien establecido que las estrellas en las primeras etapas de su evolución crecen con la ayuda de vientos giratorios, acelerados por campos magnéticos, al igual que el viento en esta galaxia. Nuestras observaciones muestran que los agujeros negros supermasivos y las estrellas diminutas pueden crecer de manera similar procesos, pero a escalas muy diferentes», afirma Gorski.
¿Podría este descubrimiento ser una pista para resolver el misterio de cómo crecen los agujeros negros supermasivos? En el futuro, Gorski, Aalto y sus colegas quieren estudiar otras galaxias que puedan albergar flujos en espiral ocultos en sus centros.
«No todas las preguntas sobre este proceso tienen respuesta. En nuestras observaciones vemos evidencia clara de un viento giratorio que ayuda a regular el crecimiento del agujero negro central de la galaxia.
«Ahora que sabemos qué buscar, el siguiente paso es descubrir qué tan común es este fenómeno. Y si esta es una etapa por la que pasan todas las galaxias con agujeros negros supermasivos, ¿qué les sucederá a continuación?» pregunta Gorski.
Con información de Astronomy & Astrophysics (2024)
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