Academia Mexicana de Ciencias
Boletín AMC/179/16
Ciudad de México, 19 de agosto de 2016

• Un grupo internacional de astrónomos, en el que participó el investigador mexicano Roberto Galván Madrid, dio a conocer, tras observar un agujero negro supermasivo con el Gran Conjunto Milimétrico de Atacama, que además de gas caliente este agujero negro también se “alimenta” de nubes de gas frío.

Imagen del telescopio espacial Hubble de la NASA/ESA. En primer plano (rojo) los datos de ALMA, que muestran la distribución de monóxido de carbono en el interior y alrededor de la galaxia ubicada en el centro del cúmulo de galaxias Abell 2597. En el recuadro se muestran los datos de ALMA acerca de la “sombra” de nubes frías de gas que dejan caer su material sobre el agujero negro.
Imagen: B. Saxton (NRAO/AUI/NSF)/G. Tremblay et al./NASA/ESA Hubble/ALMA (ESO/NAOJ/NRAO).
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Existen varias teorías que tratan de explicar cómo los agujeros negros supermasivos obtienen su masa. Hasta hace poco las observaciones de los astrónomos con diferentes telescopios espaciales, entre ellos el telescopio Chandra de rayos X y el telescopio Espacial Hubble, indicaban que este tipo de agujeros “tragan” material muy caliente, sin embargo, en el mes de junio un grupo internacional de astrónomos dio a conocer, tras observar un agujero negro supermasivo con el Gran Conjunto Milimétrico de Atacama (ALMA, sus siglas en inglés), que también caen hacia el agujero negro nubes de gas frío.

El doctor Roberto Galván Madrid, del Instituto de Radioastronomía y Astrofísica de la UNAM, explicó que ALMA observa longitudes de onda de radio milimétricas y submilimétricas con lo que se puede estudiar el “Universo frío”, ya que permite observar, por ejemplo, las nubes de gas conformadas por moléculas frías que se forman alrededor de un cúmulo de galaxias.

Así, al observar con ALMA el cúmulo de aproximadamente 50 galaxias conocidas como Abell 2597 los astrónomos –que participaron en el estudio publicado el pasado mes de junio en la revista Nature– concluyeron que el gas caliente que permea este cúmulo de galaxias se condensa y forma nubes de gas frío.

“Lo que hicimos fue observar el agujero negro, ubicado en el centro de una galaxia que a su vez se encuentra en el centro del cúmulo de galaxias Abell 2597, que está ‘tragando’ nubes de gas frío. Con ALMA observamos la sombra de tres nubes contra el agujero negro y medimos la velocidad a la que estas nubes, cada una con un millón de veces la masa del Sol, van cayendo hacia el agujero negro”, dijo el especialista en radiotelescopios, cuya contribución al estudio fue acerca del funcionamiento y uso de ALMA, así como en el procesamiento e interpretación de los datos.

En entrevista para la Academia Mexicana de Ciencias, Galván Madrid dijo que el monóxido de carbono es una de las moléculas más abundantes en el Universo, y cuando las condiciones de temperatura y densidad son adecuadas se forman estas moléculas que emiten radiación; para el estudio se sintonizó, con ALMA, la radiación emitida por moléculas de monóxido de carbono que están presentes en las nubes frías que caen al centro del agujero negro supermasivo.

Con ALMA, conformado por 66 antenas conectadas electrónicamente entre sí, no se obtienen imágenes de manera automática, ya que los datos que los investigadores obtienen son señales electrónicas (llamadas visibilidades), por lo que para procesar esta información y generar imágenes es necesario equipo de cómputo poderoso.

El agujero negro supermasivo que fue observado con ALMA está en una de las galaxias conocidas como brightest cluster galaxies, que son las más masivas que se pueden encontrar en el centro de un cúmulo de estas galaxias. Y aunque los astrónomos están observando otros cúmulos de estos conglomerados de estrellas, gas y polvo cósmico, Abell 2597 es de los primeros observados con ALMA, porque es de los mejores estudiados con otros telescopios.

En cuanto al agujero negro supermasivo que los astrónomos reportan en el artículo Cold, clumpy accretion onto an active supermassive black hole, “es cien veces más masivo que el agujero negro de nuestra Vía Láctea, el cual a pesar de ser un agujero negro supermasivo es considerado mediano e incluso pequeño”.

Las galaxias y los agujeros negros
De acuerdo con la cantidad de masa que tiene un agujero negro los astrónomos los dividen en dos tipos: los agujeros negros de masa estelar, con una masa parecida a la del Sol, y los agujeros negros supermasivos que tienen millones o hasta cientos de millones la masa del Sol; cada uno de estos agujeros negros se forman por razones diferentes.

La galaxia en la que vivimos, la Vía Láctea, tiene un agujero negro supermasivo en el centro con tres millones de veces la masa del Sol, otras galaxias del universo también tienen un agujero de este tipo en su centro, por ello un tema para la astronomía es que aparentemente las galaxias crecen junto con su agujero negro.

“La importancia de estudiar agujeros negros para los astrónomos radica en que están por todos lados y son relevantes en el desarrollo de las galaxias, por ejemplo, pensamos que tienen un efecto en la regulación del ciclo de vida de las galaxias, en la forma en la que la galaxia crece junto con el agujero negro que tiene en su centro, en cómo transforma su gas en estrellas, además de la forma que la galaxia adopta, así como su composición química”.

Otra de las líneas de investigación del doctor Galván es la formación de cúmulos de estrellas, en específico tratar de entender cómo se forman los cúmulos de estrellas más masivos (con masa de cien mil masas solares). “Y una línea más abarca el estudio de las propiedades del gas que se encuentra alrededor de una estrella en formación, como pueden ser las características de su disco y ver si se pueden o no formar planetas alrededor de la estrella; ambos estudios también los realizamos con el telescopio ALMA”.

Noemí Rodríguez González.