Un agujero negro supermasivo puede afectar a la composición química de su galaxia
Los agujeros negros supermasivos dominan el centro de la galaxia que los contiene, engullendo grandes cantidades de masa en forma de estrellas y nubes de gas y polvo. Un nuevo estudio parece indicar que también serían capaces de alterar la composición química de toda la galaxia.
En una galaxia típica ocurren muchas cosas. Es la consecuencia inevitable de albergar miles de millones de estrellas, todas orbitando alrededor de un agujero negro supermasivo central. Cada cierto tiempo, alguna de estas estrellas explota en forma de supernova, rivalizando en brillo con el resto de la galaxia. Estas explosiones afectan a sus alrededores y pueden por ejemplo provocar la contracción de una nubes de gas de decenas de años luz de tamaño, dando lugar a un intensa formación estelar. Además las galaxias interactúan constantemente con sus vecinas. La Vía Láctea por ejemplo tiene alrededor de cien galaxias satélite conocidas. Agrupaciones de estrellas amorfas, mucho más pequeñas que la propia galaxia, pero capaces de alterar su distribución y composición. A veces incluso se produce una colisión con una galaxia mayor, como la que sufrirán Andrómeda y la Vía Láctea dentro de miles de millones de años.
También los agujeros negros supermasivos juegan un papel importante en la evolución de una galaxia. A menudo pensamos en los agujeros negros como monstruos devoradores de estrellas, escondidos en las sombras del espacio. Sin embargo, estos gigantes cósmicos hacen mucho más que simplemente consumir todo lo que se acerca demasiado. De hecho, según una investigación reciente, los agujeros negros supermasivos pueden cambiar la química de toda una galaxia.
Pero, ¿cómo puede una entidad, incluso siendo tan masiva, afectar algo tan vasto como una galaxia? Los agujeros negros supermasivos, mientras devoran material, liberan poderosas corrientes de energía conocidas como jets. Estos jets se alejan a casi la velocidad de la luz en direcciones opuestas y pueden calentar y remover el gas intergaláctico. Aunque ya sabíamos que esto podía producir cambios en las galaxias, lo que no teníamos claro era cómo estos agujeros negros podrían influir en la composición química del gas de alrededor.
Estudiar la química de las galaxias lejanas no es tarea fácil. Los agujeros negros, a pesar de su poder y tamaño, son sorprendentemente compactos y difíciles de observar debido a la distancia y al polvo estelar que en ocasiones los oculta. Sin embargo, un equipo internacional de investigadores decidió enfrentarse a este desafío, utilizando uno de los telescopios más sofisticados del mundo.
El telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) es un conjunto de 66 antenas de radio de alta precisión que opera en longitudes de onda de microondas. La alta sensibilidad se logra gracias al gran número de antenas en el conjunto. El telescopio surgió de una gran colaboración internacional en la que participaron Estados Unidos, Canadá y varios países de Europa a la que más tarde se unieron Japón, Taiwan y el propio Chile, donde está ubicado. Los socios asiáticos aportaron 16 antenas adicionales, formando el Atacama Compact Array (ACA), que mejora la capacidad de ALMA para abarcar campos de visión más grandes, ya que utiliza antenas más pequeñas y que están más próximas entre sí.
Usando este telescopio ALMA y una novedosa técnica de análisis basada en aprendizaje automático, el equipo se zambulló en el corazón de Messier 77, una galaxia situada a unos 51,4 millones de años luz en la constelación de Cetus. Esta es una de las galaxias más cercanas que contiene un núcleo galáctico activo. Los núcleos galácticos activos (AGN por sus siglas en inglés) consisten en las regiones centrales de galaxias que emiten una cantidad anormalmente alta de energía. Esta emisión no es atribuible a la formación estelar y, en cambio, se cree que proviene de materia que está siendo acretada por un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia. A medida que la materia cae hacia el agujero negro, se calienta y emite una gran cantidad de energía en forma de radiación electromagnética, que abarca desde ondas de radio hasta rayos X.
La Vía Láctea y Andrómeda contienen ambas un agujero negro supermasivo. El nuestro acumula algo más de 4 millones de veces la masa del Sol, mientras que el de Andrómeda es bastante más grande, con unos 140 millones de veces más masa que nuestra estrella. Sin embargo ninguna de las dos galaxias tiene un núcleo activo, pues sus agujeros negros centrales emiten relativamente poca energía. M77, también llamada NGC 1068, sin embargo sí contiene un núcleo activo, cuyos efectos han sido estudiados por este equipo internacional de astrónomos. Lo que encontraron fue asombroso: lograron mapear la distribución de 23 moléculas diferentes, determinando las regiones de la galaxia en las que era más probable encontrar cada tipo de molécula.
En zonas cercanas a los jets del agujero negro supermasivo, moléculas como el monóxido de carbono (CO) parecen descomponerse. Por otro lado, otras moléculas, como un isómero de HCN y el radical cianuro (CN), aumentan su concentración. Estos resultados revelan que los agujeros negros no solo afectan la estructura de las galaxias, sino que también alteran su composición química. Este descubrimiento aporta una pieza más al rompecabezas del universo, ayudándonos a entender cómo evolucionan las galaxias y el papel fundamental que los agujeros negros juegan en este proceso.
