El telescopio ALMA ha capturado las primeras imágenes del disco de acreción de un agujero negro, una "dona" de gas y materia calentados que gira a su alrededor y se absorbe gradualmente, según un artículo publicado en Astrophysical Journal Letters.
“Al explicar las diversas características de los quásares, hemos creído durante mucho tiempo que los agujeros negros supermasivos activos están rodeados por una estructura de gas y polvo en forma de rosquilla. No pudimos verla, ya que es muy pequeña. Fue solo gracias a ALMA de ultra alta resolución que pudimos realizar este sueño y confirmar que tal estructura existe”, dice Mastoshi Imanishi del Observatorio Astronómico Nacional Japonés en Tokio.
Rosquillas y bagels espaciales
norte
Los agujeros negros supermasivos se pueden encontrar en el centro de casi todas las galaxias. A diferencia de los agujeros negros, que aparecen cuando las estrellas colapsan, su masa es varios millones de veces mayor que la del Sol. Absorben periódicamente estrellas, otros cuerpos celestes y gas y expulsan parte de la materia capturada en forma de chorros, rayos de plasma calentado que se mueven a la velocidad de la luz.
Estas emisiones, según los astrónomos, son el resultado del hecho de que los agujeros negros son incapaces de absorber materia en cantidades ilimitadas. Existe un cierto límite, que los astrofísicos llaman límite de Eddington: cuando se alcanza, la sustancia comienza a acumularse en las proximidades del agujero negro en forma de una "rosquilla" caliente, un disco de acreción, donde las partículas se frotan entre sí, se calientan a temperaturas ultra altas y se lanzan al espacio.
No todos los agujeros negros se comportan de esta manera, explica Imanishi. Por ejemplo, el objeto Sgr A * en el centro de nuestra galaxia se distingue por una modesta disposición y apetito, no tiene chorros y tiene un disco de acreción. La cuestión de cómo se forma el disco de acreción y por qué algunos agujeros negros pierden bruscamente el apetito o, por el contrario, lo adquieren, se ha convertido en una de las principales cuestiones de la astronomía.
Los astrofísicos japoneses dieron el primer paso para resolver este misterio al observar la galaxia espiral M77 en la constelación de Cetus (una de las vecinas más cercanas de la Vía Láctea) con el telescopio de microondas ALMA en el altiplano de Chahnantor en Chile.
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Almuerzo de agujero negro
El disco de esta galaxia se gira en nuestra dirección "de cara", lo que permite a los astrónomos seguir lo que está sucediendo en su centro, donde se encuentra uno de los agujeros negros supermasivos más activos y brillantes en las inmediaciones de la Vía Láctea.
Para buscar una "rosquilla" en su centro, los científicos de Japón recurrieron a un truco: observaron dos tipos de moléculas que pueden estar presentes en las proximidades de un agujero negro, pero se comportan de manera diferente en diferentes condiciones. Por ejemplo, las moléculas de monóxido de carbono, que ALMA puede distinguir bien, se encuentran en casi todos los rincones de las galaxias y pueden emitir microondas en casi cualquier condición.
Por otro lado, sustancias como el ácido cianhídrico o algunos aldehídos (los compuestos más simples de oxígeno, hidrógeno y carbono) solo se vuelven visibles para las antenas de ALMA cuando se encuentran en nubes de gas particularmente densas. El disco de acreción, explican los astrónomos, debería ser mucho más denso que los cúmulos de materia circundantes, y puede detectarse observando el exceso de estos dos compuestos.
La idea dio sus frutos: los astrofísicos japoneses lograron obtener las primeras fotografías detalladas de la "rosquilla" del disco de acreción y revelaron inesperadamente algunas de sus propiedades. Por ejemplo, resultó que tiene una forma alargada y desigual, lo que sugiere que su rotación está controlada por procesos aleatorios, y no solo por la atracción del "propietario" del centro de la galaxia.
Los astrónomos esperan que nuevas observaciones de M77 ayuden a comprender exactamente cómo su "rosquilla" adquirió una forma tan inusual y por qué el agujero negro en el centro de la Vía Láctea no tiene uno.
