Cuando los agujeros negros consumen materia, según la física teórica, deberían expulsar parte de esa energía en forma de vientos o chorros de alta velocidad. Eso se confirmó en agujeros negros de otras galaxias hace décadas. Pero Sagitario A*, el agujero negro supermasivo que se sienta en el centro de la Vía Láctea, nunca había mostrado esos vientos de forma clara. Durante 50 años, los astrónomos los buscaron y no los encontraron. Ahora, un equipo de la Universidad Northwestern los detectó usando cinco años de observaciones del radiotelescopio ALMA, instalado en el desierto de Atacama de Chile.
Por qué era tan difícil ver el viento de Sagitario A*
Observar el agujero negro del centro de nuestra galaxia tiene un problema que no existe con los agujeros negros de otras galaxias: estamos dentro de la Vía Láctea, y para mirar hacia Sagitario A* hay que mirar a través de todo el plano galáctico. Elena Murchikova, científica del Instituto de Estudios Avanzados de Princeton que codirigió el estudio, lo explica con claridad: «Para observar nuestro propio agujero negro, tenemos que mirar a través del plano de nuestra galaxia. Eso significa que tenemos que observar a través de gas, polvo y estructuras ionizadas, y no es fácil ver a través de todo eso».
Además, Sagitario A* se encuentra en una fase de baja actividad comparado con muchos de los agujeros negros que los astrónomos estudian en otras galaxias. Eso hace que sus emisiones sean más débiles y difíciles de distinguir del fondo de interferencia del entorno galáctico. La mayoría de los agujeros negros supermasivos bien estudiados están en plena actividad, expulsando jets brillantes visibles a distancias cósmicas. Sagitario A* es un agujero negro dormido visto desde muy cerca, y esa combinación lo convirtió en un objeto excepcionalmente difícil de caracterizar.
Cómo ALMA resolvió lo que 50 años de intentos no pudieron
Tal como reporta el estudio publicado en The Astrophysical Journal Letters, los astrofísicos utilizaron observaciones extremadamente profundas del ALMA para construir la imagen más nítida jamás obtenida del gas molecular frío que rodea a Sagitario A*: una imagen 100 veces más profunda y 80 veces más nítida que cualquier imagen anterior del entorno del agujero negro. Para lograrlo, desarrollaron un método de calibración que permite eliminar las intensas señales de radio que emite el propio agujero negro, dejando visible el gas que lo rodea.
Lo que apareció en esa imagen limpia fue una gran cavidad cónica sin gas molecular frío, una región hueca que apunta directamente hacia Sagitario A*. Mark Gorski, astrónomo de Northwestern y coautor del estudio, explicó el razonamiento: «Si expulsas material caliente del agujero negro, este no va a coexistir con el material frío. O bien lo expulsará o lo calentará». La cavidad es demasiado grande para ser explicada por el viento de cualquier estrella individual de la zona: «Calculamos cuánta energía se necesitaba para crear esta cavidad. Es más de la que pueden proporcionar las estrellas de esa zona. Básicamente, tiene que haber un aporte del agujero negro supermasivo».
La confirmación con Chandra y el significado del hallazgo
Para validar la interpretación, el equipo comparó las observaciones de ALMA con datos del Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA. Los datos de rayos X coincidieron con la región hueca detectada por el radiotelescopio, reforzando la conclusión de que el viento de Sagitario A* es la única explicación viable para la cavidad. «Cuando encuentras algo que nadie ha visto antes, lo primero que piensas no es ‘¡Dios mío, hemos hecho un descubrimiento!’. Es más bien ‘¿Qué falla en mi análisis?’. Pero cuando superpusimos nuestra imagen con la imagen de rayos X, todo empezó a tener sentido», señaló Murchikova.
El hallazgo tiene implicaciones que van más allá de la descripción de Sagitario A*. La mayoría de las galaxias del universo pasan la mayor parte de su vida con sus agujeros negros centrales en estado de baja actividad, similar al estado actual de Sagitario A*. Pero como esos agujeros negros son lejanos, solo se los observa cuando están activos y brillantes. Sagitario A* ofrece la posibilidad de estudiar un agujero negro en su estado de calma con un nivel de detalle imposible en cualquier otro objeto del cosmos. «Resulta muy interesante estudiar los agujeros negros en ese estado, pero en realidad no es su estado dominante. Sgr A* nos ofrece por fin una ventana a la vida de un agujero negro en este estado de calma», concluyó Murchikova.
