La NASA explica por qué se forman nubes alrededor de los agujeros negros

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Los telescopios espaciales han observado nubes cósmicas cerca de agujeros negros supermasivos, esos misteriosos objetos densos de los que no puede escapar la luz, con masas equivalentes a más de 100 mil veces nuestro sol.

Hay un agujero negro supermasivo en el centro de casi todas las galaxias, y se llama un “núcleo galáctico activo” (AGN, por sus siglas en inglés) si está absorbiendo una gran cantidad de gas y polvo de su entorno.

Las nubes que vemos en el cielo de la Tierra, gaseosas y livianas gotas microscópicas de agua, son muy diferentes a las que se observan danzando velozmente en torno a los agujeros negros del universo. El por qué se forman estas nubes espaciales ha intrigado a la ciencia por mucho tiempo, pero un grupo de científicos de la NASA empezaron a desentrañar el misterio.

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El tipo más brillante de AGN se llama “cuásar”. Si bien el agujero negro en sí no se puede ver, su vecindad brilla extremadamente brillante a medida que la materia se desgarra cerca de su horizonte de eventos, su punto de no retorno.

Pero los agujeros negros no son realmente como aspiradoras; no solo absorben todo lo que se acerca demasiado. Si bien parte del material alrededor de un agujero negro caerá directamente, y nunca se volverá a ver, parte del gas cercano se arrojará hacia afuera, creando una capa que se expandirá durante miles de años. Esto se debe a que el área cerca del horizonte de eventos es extremadamente enérgica; la radiación de alta energía de las partículas de rápido movimiento alrededor del agujero negro puede expulsar una cantidad significativa de gas en la inmensidad del espacio.

Los científicos esperarían que este flujo de gas fuera suave. En cambio, es grumoso, se extiende mucho más allá de 1 parsec (3,3 años luz) desde el agujero negro. Cada nube comienza siendo pequeña, pero puede expandirse hasta tener más de 1 parsec de ancho, e incluso podría cubrir la distancia entre la Tierra y la estrella más cercana más allá del sol, Proxima Centauri.

Esta ilustración muestra un cuásar, un tipo de núcleo galáctico activo, rodeado por una forma de rosquilla polvorienta y grupos llamados “nubes”. Créditos: Ilustración de Nima Abkenar

El astrofísico Daniel Proga, de la Universidad de Nevada, Las Vegas, y sus colegas explican la aparición de estos grupos en el espacio profundo, con un nuevo modelo de computadora que presenta una posible solución a este misterio, publicado en Astrophysical Journal Letters, dirigido por el estudiante de doctorado Randall Dannen.

Los científicos muestran que el calor extremadamente intenso cerca del agujero negro supermasivo puede permitir que el gas fluya hacia afuera muy rápido, pero de una manera que también puede conducir a la formación de grupos. Si el gas se acelera demasiado rápido, no se enfriará lo suficiente como para formar grumos. El modelo de computadora tiene en cuenta estos factores y propone un mecanismo para hacer que el gas viaje lejos, pero también se agrupe.

“Cerca del borde exterior de la carcasa (del agujero negro) hay una perturbación que hace que la densidad del gas sea un poco más baja de lo que solía ser“, dijo Proga. “Eso hace que este gas se caliente de manera muy eficiente. El gas frío que está más lejos está siendo sacado por eso”.

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“Este trabajo es importante porque los astrónomos siempre han necesitado colocar nubes en una ubicación y velocidad determinadas para ajustarse a las observaciones que vemos desde AGN“, indicó Dannen. “En primer lugar, no se preocupaban por los detalles de cómo se formaron las nubes, y nuestro trabajo ofrece una posible explicación para la formación de estas nubes“, añadió.

Este modelo solo mira la capa de gas, no el disco de material que gira alrededor del agujero negro que lo alimenta. El siguiente paso de los investigadores es examinar si el flujo de gas se origina en el propio disco. También están interesados ​​en abordar el misterio de por qué algunas nubes se mueven extremadamente rápido, del orden de 10 mil kilómetros por segundo.