El proceso de crecimiento de un agujero negro se asemeja al de una estrella bebé

El origen de los agujeros negros supermasivos (SMBH, por sus siglas en inglés) aún es un misterio para los científicos. Esto se debe a que sus masas suelen ser millones de veces mayores a las de las estrellas, y aún no se logró explicar cómo alcanzan su tamaño en relativamente poco tiempo, con relación a la edad estimada del universo.

Una investigación realizada por científicos de la Universidad Tecnológica Chalmers y de la Universidad Northwestern reveló que el agujero negro central de la galaxia ESO 320-G030, que se encuentra a 120 millones de años luz de distancia, podría estar creciendo de forma similar al proceso que conlleva el nacimiento de las estrellas. De esta manera se logró dilucidar uno de los posibles mecanismos que tienen estos cuerpos celestes para incorporar materia.

A partir de mediciones realizadas por el telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array), los expertos lograron detectar un viento magnetizado alrededor del agujero negro. Los altos niveles de radiación infrarroja que emite la galaxia le permitieron al telescopio detectar luz entre densas nubes de polvo. Además, ESO 320-G030 es más activa que la Vía Láctea, ya que se estima que crea estrellas diez veces más rápido.

ALMA utilizó el efecto Doppler, que comprende la variación de longitud de onda en relación con la posición del observador, para determinar el comportamiento de las partículas que forman el viento magnético. Se enfocaron en la luz emitida por las moléculas de cianuro de hidrógeno, ya que su propósito era estudiar el gas que se encuentre lo más cerca posible al agujero negro. Lograron observar que las partículas cumplían un patrón giratorio. Mientras que otros procesos dentro de las galaxias suelen alejar a la materia de su centro, este lo ayudaría a crecer.

“Podemos ver cómo los vientos forman una estructura en espiral que sale del 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 la fuerza del viento, como por ejemplo la formación de estrellas. En cambio, el flujo hacia afuera puede ser impulsado por la entrada de gas y parece mantenerse unido mediante campos magnéticos”, comentó Susanne Aalto, profesora de Radioastronomía en la Universidad Tecnológica de Chalmers y coautora del estudio.

El viento magnetizado es creado gracias a los poderosos campos magnéticos presentes en los discos de acreción compuestos por materia que rodean a los agujeros negros. Las fuerzas magnéticas producen que la materia se aleje de la galaxia y, en consecuencia, forme un 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”, comentan desde la Universidad Tecnológica Chalmers en un comunicado de prensa. Así es como el agujero negro logra consumir materia para aumentar su masa.

Es una manera de regular el crecimiento del centro galáctico que no supone un proceso de retroalimentación, la cual sucede cuando la proporción de materia que ingresa al agujero negro aumenta y, en respuesta, se liberan grandes cantidades de energía.

Nacimiento de las estrellas

El viento magnético que mantiene el crecimiento del agujero negro cumple una función similar a los vientos que crean las estrellas, aunque esto último sucede en escalas mucho menores.

En las galaxias existen regiones en las que se encuentran nubes moleculares densas y de temperaturas bajas. “Estas inmensas nubes colapsan bajo la fuerza de gravedad para formar estrellas. Debido a un proceso de fusión nuclear, estas estrellas primerizas convirtieron con gran eficacia el hidrógeno y helio en otros elementos como el carbono, oxígeno, silicio o hierro”, resaltan desde el observatorio ALMA.

Su formación es impulsada por vientos giratorios que son producto de la aceleración ejercida por campos magnéticos. Provocan que la materia que se agrupa en forma de disco alrededor de la protoestrella en sus etapas iniciales baje hacia ella en espiral. Lo mismo sucede en el centro de la galaxia ESO 320-G030, aunque hacen falta más observaciones para determinar si este fenómeno es común en todos los agujeros negros. Futuros estudios podrían develar las consecuencias de la evolución de este tipo de SMBH y, por ende, de las galaxias.