Una nueva investigación internacional
revela una de las miradas más detalladas hasta ahora sobre cómo los agujeros
negros supermasivos se alimentan en galaxias en proceso de fusión.A partir de observaciones de alta
resolución realizadas con el radiotelescopio ALMA, el estudio revela que,
incluso cuando existe abundante gas disponible dentro de la zona de influencia
de los agujeros negros, estos objetos extremos no comienzan a consumir el gas
de forma inmediata ni continua, sino que lo hacen selectivamente.
La investigación cuenta con la
participación del investigador principal del Centro de Astrofísica y
Tecnologías Afines (CATA) y académico de la Universidad de Tarapacá (UTA),
Ezequiel Treister, y de la astrónoma chilena del Observatorio Nacional de Radioastronomía
(NRAO) de Estados Unidos, Loreto Barcos-Muñoz, y es liderada por el astrónomo y
estudiante de doctorado de la Universidad de Virginia, Makoto Johnstone.
El equipo analizó siete galaxias cercanas
que están en proceso de colisión. En algunas de ellas se observan dos agujeros
negros en sus centros, ambos en crecimiento y emitiendo rayos X, mientras que
en otras sólo se detecta uno.
Gracias a observaciones de alta
resolución, los astrónomos examinaron en detalle lo que ocurre en el entorno
inmediato de estos agujeros negros y siguieron el movimiento del gas que los
rodea.
Esto permitió identificar el material con
dinámicas más caóticas, que constituye su principal fuente de alimento.
Uno de los resultados más relevantes del
estudio es que la presencia de grandes cantidades de gas no garantiza que un
agujero negro esté alimentándose activamente. A pesar de encontrarse rodeados
de abundante material, muchos de estos agujeros negros sólo “consumen” una
pequeña fracción del gas disponible.
En palabras simples, los resultados
demuestran que los agujeros negros son altamente selectivos: se alimentan solo
cuando las condiciones lo permiten, no necesariamente cuando hay más gas
alrededor.
“Las galaxias contienen un agujero negro
en su centro, el cual no necesariamente nació supermasivo, sino que fue
creciendo durante el tiempo, y la forma en que crece es alimentándose de gas y
polvo que está a su alrededor, lo que llamamos acreción”, explica Ezequiel
Treister, Investigador Principal del CATA.
“Aunque las fusiones de galaxias
concentran grandes cantidades de gas en sus regiones centrales, sólo una
fracción muy pequeña de ese material logra finalmente alimentar al agujero
negro”, complementa Loreto Barcos-Muñoz, astrónoma chilena del NRAO.
Este comportamiento se observa en
ambientes altamente polvorientos y turbulentos. En muchas longitudes de onda,
el polvo impide observar directamente lo que ocurre en el núcleo de la galaxia,
ocultando la actividad del agujero negro. Sin
embargo, gracias a las capacidades de ALMA, que observa en longitudes de onda
más largas y cuenta con una resolución angular excepcional, se puede observar a
través del polvo y estudiar el gas frío en regiones muy cercanas al agujero
negro.
Esta capacidad única hizo posible
demostrar que el crecimiento de un agujero negro supermasivo no depende sólo de
la cantidad de gas disponible, sino de procesos mucho más complejos, como la
pérdida de momento angular del gas, episodios breves de acreción y fuertes
niveles de oscurecimiento.
Aunque las fusiones galácticas concentran
el gas hacia el centro, el estudio muestra que la presencia de gas muy cerca
del agujero negro no garantiza una alimentación eficiente en ese momento.
El gas puede estar desplazado, en rotación
o desconectado dinámicamente del agujero negro, lo que sugiere que la acreción
es un proceso altamente variable y episódico. “Un estudio de este tipo sólo es
posible realizarlo gracias a las capacidades que entrega ALMA”, detalla
Ezequiel Treister.
Relevancia chilena en el estudio
El estudio también pone en valor el papel
de Chile en la astronomía mundial. Además del equipo mencionado, esta
investigación está conformada por otros investigadores del CATA, entre ellos,
Franz Bauer, de la Universidad de Tarapacá (UTA); Ignacio del Moral-Castro, de
la Pontificia Universidad Católica de Chile (UC) y Claudio Ricci, quien fue
integrante de la institución durante el período de investigación, consolidando
al Centro en una investigación internacional de alto impacto y como un actor
relevante en el estudio de agujeros negros supermasivos.
Por otro lado, el radiotelescopio ALMA,
instalado en el norte del país, es una infraestructura clave para este tipo de
estudios, y la activa participación de investigadores formados o vinculados a
instituciones chilenas demuestra cómo el país no sólo alberga los telescopios
más avanzados del mundo, sino que también lidera la ciencia que se hace al
utilizarlos.
“Estos son sistemas muy polvorientos y
altamente turbulentos, en los que no podemos observar directamente el
crecimiento del agujero negro en otras longitudes de onda.
Sin embargo, con ALMA observamos
longitudes de onda más largas y tenemos una resolución angular increíblemente
alta, lo que nos permite observar directamente, a través del polvo, a una
escala espacial muy pequeña.
Esto es algo que sólo este radiotelescopio
puede lograr actualmente”, detalla Makoto Johnstone, autor principal de la
investigación.
El estudio, además, refleja destacadas
trayectorias científicas realizadas en nuestro país, ya que en el proceso de
investigación, Makoto Johnstone realizó parte de su formación en la UC junto
con Ezequiel Treister, mientras que Loreto Barcos-Muñoz, astrónoma chilena,
desarrolla hoy su trabajo en el National Radio Astronomy Observatory (NRAO), en
Estados Unidos.
“Este trabajo es el resultado de años de
formación y colaboración entre investigadores que hoy estamos distribuidos en
distintos países, pero compartimos una historia académica común”, comparte
Ezequiel Treister.
Lo que viene Según explican los investigadores, el
siguiente desafío es ampliar la muestra de galaxias estudiadas y combinar las
observaciones de ALMA con datos de otros observatorios, como el James Webb
Space Telescope (JWST).
El objetivo es seguir estudiar más
profundamente la emisión de energía en los AGN y comprender mejor en qué
condiciones el gas logra, finalmente, cruzar el último umbral y alimentar al
agujero negro supermasivo.
En
ese sentido, adelantan que “el próximo paso es observar más sistemas y seguir
aumentando la nitidez de nuestros datos, para entender cuándo y cómo el gas
logra llegar efectivamente al agujero negro”.
Enlace a la investigación: https://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/ae1600
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