Un cuásar brillante, impulsado por un agujero negro supermasivo, emite una radiación que empuja las nubes de gas a su alrededor, generando vientos que alcanzan velocidades de unos 58 millones de kilómetros por hora. Además, el cuásar es casi tan antiguo como el Universo.
El descubrimiento, realizado por un equipo de científicos dirigido por astrónomos de la Universidad de Wisconsin-Madison, muestra el papel que pueden desempeñar los agujeros negros supermasivos que se alimentan en el corazón de los llamados «núcleos galácticos activos», o «AGN», a la hora de esculpir las galaxias más amplias que los rodean.
Los investigadores llegaron a sus conclusiones utilizando ocho años de datos sobre el cuásar SBS 1408 544, situado a 13.000 millones de años luz en la constelación de Bootes. Estos datos fueron recogidos por el proyecto Black Hole Mapper Reverberation Mapping, llevado a cabo por el Sloan Digital Sky Survey (SDSS). La luz de SBS 1408 544 ha viajado hasta la Tierra durante 13.000 millones de años, es decir, casi tanto tiempo como el que lleva existiendo el Universo, 13.800 millones de años.
Aunque se cree que en el corazón de la mayoría de las galaxias existen agujeros negros supermasivos con masas equivalentes a millones, o a veces miles de millones de soles, no todos ellos alimentan cuásares. Los agujeros negros de los cuásares están rodeados de materia en una nube plana y arremolinada llamada «disco de acreción» que los alimenta gradualmente con material.
La inmensa influencia gravitatoria del agujero negro supermasivo central de un cuásar provoca fricción y fuerzas de marea que calientan la materia del disco de acreción, haciéndola brillar intensamente. Además, la materia que no es alimentada por el agujero negro supermasivo es canalizada hacia los polos del titán cósmico por potentes campos magnéticos, donde es acelerada a velocidades cercanas a la de la luz y expulsada en forma de chorros altamente colimados. Estos chorros gemelos procedentes de cada polo del agujero negro también van acompañados de emisiones de radiación electromagnética.
Esta radiación no sólo hace que algunos cuásares sean más brillantes que la luz combinada de todas las estrellas de las galaxias que los rodean, sino que también da forma a esas galaxias y es un indicador útil para que los astrónomos midan la influencia que tienen los agujeros negros en las galaxias en general.
«El material de este está siempre cayendo en el agujero negro, y la fricción de ese tirar y tirar calienta el disco y lo hace muy, muy caliente y muy, muy brillante», dijo la líder del equipo y profesora de astronomía de la Universidad de Wisconsin-Madison, Catherine Grier, en un comunicado. «Estos cuásares son realmente brillantes y, debido a que hay un amplio rango de temperaturas desde el interior hasta las partes más lejanas del disco, su emisión cubre casi todo el espectro electromagnético»
La brillante luz de este cuásar en particular permitió a Grier y sus colegas seguir los vientos de carbono gaseoso. Para ello midieron los huecos en el amplio espectro de radiación electromagnética emitida por el cuásar, lo que indicaba que la luz estaba siendo absorbida por átomos de carbono.
El equipo descubrió que cada vez que medían este espectro de absorción a lo largo de 130 observaciones de SBS 1408 544, se producía una desviación de la posición correcta de la «sombra» de absorción del carbono, que aumentaba con el tiempo a medida que la radiación del cuásar empujaba el material a su alrededor. Este material formó los vientos del agujero negro supermasivo, que alcanzaron velocidades de hasta 36 millones de millas por hora (58 millones de kilómetros por hora), lo que equivale a unas 45.000 veces la velocidad del sonido.
«Este cambio nos dice que el gas se está moviendo rápido, y cada vez más rápido», dijo el co-líder del equipo y licenciado en astronomía por la Universidad de Wisconsin-Madison, Robert Wheatley. «El viento se está acelerando porque está siendo empujado por la radiación que expulsa el disco de acreción»
Los científicos ya sospechaban que habían detectado vientos aceleradores procedentes de agujeros negros supermasivos, pero ésta es la primera vez que esta observación se ve respaldada por pruebas concretas. Estos vientos cósmicos son de gran interés para los astrónomos porque el gas que desplazan se utiliza para construir estrellas. Esto significa que si los vientos de los agujeros negros son lo suficientemente fuertes, pueden interrumpir la formación de estrellas, «matando» así a las galaxias que los albergan. También podrían privar de combustible a los agujeros negros supermasivos centrales, poniendo fin a sus días como máquinas de cuásares.
Esto podría convertir una galaxia activa en una galaxia silenciosa como la Vía Láctea, que, además de formar estrellas a un ritmo muy lento, también tiene un agujero negro «gigante dormido» en su corazón. Sagitario A* (Sgr A*), nuestro agujero negro, está rodeado de tan poca materia que su dieta de gas y polvo equivale a que un ser humano comiera un grano de arroz cada millón de años. Otra posibilidad es que los vientos de los agujeros negros supermasivos compriman el gas en lugar de empujarlo, lo que desencadenaría nuevos brotes de formación estelar en las galaxias que los albergan.
Los vientos de los agujeros negros como los observados por el equipo también podrían viajar más allá de la periferia de sus galaxias, influyendo en las galaxias vecinas y, eventualmente, en los agujeros negros supermasivos vecinos en el corazón de esas galaxias.
«Los agujeros negros supermasivos son grandes, pero muy pequeños en comparación con sus galaxias», explica Grier. «Eso no significa que no puedan ‘hablar’ entre ellos, y ésta es una forma de hablar entre ellos que tendremos que tener en cuenta a la hora de modelizar los efectos de este tipo de agujeros negros»
