Columna de Roberto Assef: Galaxias y agujeros negros supermasivos: El Ratón que mueve al elefante

Los agujeros negros son un tema de fascinación universal. Lo han sido desde que su existencia se planteó de manera teórica, ya sea de manera precisa a través de las soluciones de Karl-Schwarzchild en 1916 a las ecuaciones de relatividad general de Einstein (quien las publicó ese mismo año), o incluso, como un concepto más general propuesto por Pierre-Simon Laplace durante el siglo anterior. Y como tal, han tenido muchas representaciones de ellos en medios como películas, música y videojuegos, aunque muchas veces con muy poco parecido a la realidad (por supuesto, debo mencionar que una de las grandes excepciones es la película Interestelar, la cual muestra una visión muy precisa de estos enigmáticos objetos).

Pero en general, ¿qué sabemos sobre los agujeros negros? Bueno, la respuesta es por supuesto, a través de varias ramas de la física, que llenan un sinnúmero de libros y que por supuesto van más allá de lo que podemos conversar en una columna como ésta. Hoy me quiero enfocar en algunas cosas interesantes que hemos aprendido sobre su lugar en el Universo a través de la investigación astronómica de los últimos 50 años. Por ejemplo, sabemos que en el Universo hay dos grandes clases: aquellos que tienen masas parecidas a las del Sol y que son relativamente comunes, y aquellos que tienen masas millones de veces mayores y que son mucho más escasos. A estos últimos les llamamos agujeros negros supermasivos, de los cuales típicamente hay uno solo en el centro de cada galaxia. Aquellas maravillosas imágenes tomadas por el Telescopio del Horizonte de Eventos (una combinación de telescopios en todo el mundo incluyendo a ALMA en el norte de Chile) son efectivamente de estos tipos de agujeros negros: del que vive en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, y que llamamos Sagitario A*, y el que vive en el centro de la galaxia M87 a más de 50 millones de años luz.

Y una de las cosas más importantes que hemos aprendido, a mi parecer, es que estos agujeros negros supermasivos son fundamentales en cómo todo el resto de la galaxia crece durante su historia cósmica. Si lo pensamos un poco, esto es absolutamente increíble. Fijémonos en Sagitario A*. Si bien tiene una masa de 4 millones de veces la masa del Sol, en términos de la galaxia en su conjunto es casi nada. ¡Su masa es menos de un diezmilésimo del conjunto de todas las estrellas en la Vía Láctea y su horizonte de eventos es casi un billonésimo del tamaño de ésta! Para ponerlo en contexto, si nuestra galaxia fuera un elefante de 3m de alto y 4.500 kg de masa, Sagitario A* tendría la masa de un ratón (unos 100 gramos) y el tamaño de un átomo de hidrógeno (unos 0,05 nanómetros). ¿Pero cómo es posible que este objeto tan pequeño afecte a toda la galaxia? Bueno, tal como el ratón asusta al elefante en los libros de cuentos y logra que se mueva, el agujero negro supermasivo lo hace a través de la energía que se libera mientras crece.

Bajo ciertas condiciones, gas (hidrógeno principalmente) de todas partes de la galaxia se dirige al centro y empieza a alimentar al agujero negro. En las partes finales de su camino hacia el horizonte de eventos, cuando ya está cerca de pasar este punto sin retorno, este gas se vuelve tan, pero tan brillante que a veces emite más luz que todas las estrellas juntas de la galaxia. Y esta gran inyección de energía tiene un efecto devastador en la galaxia, haciendo en los casos más extremos que no se puedan volver a formar estrellas nuevas nunca más en la galaxia. Así es como este ratón es capaz de determinar la vida del elefante.

Hoy en día Sagitario A* está bastante inactivo, creciendo muy poco. Hay evidencias que apuntan a que hace unos pocos millones de años atrás pasó por una fase de alimentación un poco más intensa, y aún vemos sus efectos, como las burbujas de Fermi. Y en unos miles de millones de años más, cuando la Vía Láctea se fusione con la galaxia de Andrómeda, creemos que se van a dar las condiciones para que se inicie una fase de alimentación extrema, y nuestro agujero negro supermasivo dicte el curso del resto de la vida de nuestra galaxia.

Por Roberto Assef, académico del Instituto de Estudios Astrofísicos UDP, en Emol.