Un equipo internacional ha logrado este hallazgo con el telescopio James Webb. Los detalles
La galaxia Circinus, situada a unos 13 millones de años luz de distancia, contiene un agujero negro supermasivo activo que continúa influyendo en su evolución
Fuente: infobae.com
Las más recientes observaciones del Telescopio Espacial James Webb han transformado la comprensión del núcleo de la galaxia Circinus, ubicada a unos 13 millones de años luz de la Tierra.
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El corazón de esta galaxia activa está dominado por un agujero negro supermasivo cuya influencia continúa marcando la evolución de la estructura galáctica. Por primera vez, los datos recabados permiten identificar que la principal fuente de emisiones infrarrojas no corresponde a los flujos de salida, como se pensaba, sino al propio material polvoriento que alimenta el agujero negro central.
La técnica utilizada para alcanzar este resultado posiciona al Webb como un instrumento fundamental para el análisis detallado de otros agujeros negros activos en el universo cercano, de acuerdo con la información publicada por la NASA.
La investigación, presentada en la revista Nature Communications, desplaza décadas de supuestos teóricos sobre la dinámica de los núcleos galácticos activos. Hasta este trabajo, la comunidad científica interpretaba que la mayor masa y energía en torno al centro de Circinus provenía de flujos de salida, corrientes de materia sobrecalentada que se expulsan hacia el exterior de la galaxia.
Esta imagen divulgada por los expertos del Telescopio Espacial Hubble de la NASA muestra una vista completa de la galaxia Circinus, una galaxia espiral cercana a unos 13 millones de años luz de distancia (NASA)
Sin embargo, gracias a la capacidad de resolución de la nueva generación de telescopios espaciales, el 87 % de las emisiones infrarrojas del polvo caliente se concentran en las zonas inmediatas al agujero negro, mientras que menos del 1 % procede de flujos externos y el 12 % restante se origina en regiones alejadas, según los resultados obtenidos por el equipo científico.
Más datos del estudio
El hallazgo no solo resuelve un enigma planteado hace más de treinta años sobre el origen del exceso de emisiones infrarrojas en los núcleos activos, sino que inaugura una metodología capaz de escudriñar con un nivel de detalle sin precedentes otras estructuras cósmicas dominadas por la presencia de agujeros negros supermasivos.
Según el autor principal, Enrique López-Rodríguez, de la Universidad de Carolina del Sur, el trabajo representa un punto de inflexión: “Desde los años 90, no ha sido posible explicar el exceso de emisiones infrarrojas que provienen del polvo caliente en los núcleos de las galaxias activas, lo que significa que los modelos solo tienen en cuenta el toro o los flujos de salida, pero no pueden explicar ese exceso”.
Analizar en detalle el centro de Circinus ha sido históricamente difícil. La intensa luminosidad del polvo y el gas, combinada con el resplandor estelar, desborda la sensibilidad de los telescopios terrestres y oculta matices esenciales.
Concepción artística de los expertos que representa el motor central de la galaxia Circinus (NASA, ESA, CSA, Ralf Crawford /STScI)
Entre los retos principales figuraba la imposibilidad de resolver la densidad del toro, un anillo de gas y polvo que rodea al agujero negro y que origina un disco de acreción —un remolino de materia incandescente— brillante y difícil de escrutar con precisión. Los primeros modelos teóricos intentaron explicar estas dinámicas focalizándose en emisiones específicas, como las provenientes del toroide, el disco de acreción o los flujos de salida, identificables solo en ciertas longitudes de onda.
El hecho de que los instrumentos convencionales no pudieran distinguir la fuente exacta de la luz infrarroja añadía incertidumbre. Algunos telescopios detectaban un exceso de radiación infrarroja, pero la limitada capacidad de resolución no permitía localizar su origen con claridad.
Ello obligó a los astrónomos a diseñar modelos basados en la intensidad global de la región central, integrando datos obtenidos en diferentes rangos del espectro luminoso. Para el análisis, “tuvieron que obtener la intensidad total de la región interior de la galaxia en un amplio rango de longitudes de onda y luego alimentar esos datos a los modelos”, señaló López-Rodríguez.
Superar estos obstáculos requería dos avances complementarios: bloquear el efecto enceguecedor de la luz estelar y aislar las emisiones infrarrojas del toroide de las generadas por los flujos de salida. Ambos desafíos han podido enfrentarse gracias a la tecnología sin precedentes del Webb, en particular mediante el uso del Interferómetro de Enmascaramiento de Apertura de su instrumento NIRISS (Espectrógrafo sin rendija y generador de imágenes de infrarrojo cercano).
Según los investigadores, la técnica implementada y los nuevos resultados obtenidos permitirán impulsar investigaciones futuras sobre estructuras polvorientas y luminosas alrededor de objetos astronómicos extremadamente brillantes en el cosmos (Imagen Ilustrativa Infobae)
La clave radica en el concepto de interferometría, una técnica que permite a varios espejos o antenas funcionar como un solo telescopio virtual, aumentando la resolución relativa. En el caso del Webb, el interferómetro convierte su óptica en un conjunto de telescopios más pequeños, al utilizar una máscara formada por siete diminutos orificios hexagonales.
Este diseño, semejante al diafragma de una cámara fotográfica, modula la cantidad y ángulo de luz que ingresa al detector, generando patrones de interferencia que pueden analizarse en detalle. “Estos agujeros en la máscara se transforman en pequeños colectores de luz que guían la luz hacia el detector de la cámara y crean un patrón de interferencia”, explicó Joel Sánchez-Bermúdez, coautor con sede en la Universidad Nacional Autónoma de México.
El grupo de astrofísicos recopiló datos libres de artefactos comparando las observaciones del Webb con las obtenidas previamente por otros telescopios. Gracias a esta validación cruzada, se logró la primera observación extragaláctica realizada con un interferómetro infrarrojo en el espacio. La consecuencia, según Julien Girard, científico del Instituto de Ciencia del Telescopio Espacial y también coautor, es revolucionaria: “Es la primera vez que se utiliza un modo de alto contraste del telescopio Webb para observar una fuente extragaláctica”.
Al trabajar con la técnica de interferometría, se duplicó la capacidad de resolución del instrumento en una pequeña región del cielo. Sánchez-Bermúdez lo explicó con nitidez: “Al usar un modo de imagen avanzado de la cámara, podemos duplicar su resolución en una zona más pequeña del cielo. Esto nos permite ver imágenes el doble de nítidas. En lugar del diámetro de 6,5 metros del Webb, es como si estuviéramos observando esta región con un telescopio espacial de 13 metros”.
La nueva metodología desarrollada con el Webb permitirá crear un catálogo detallado de emisiones infrarrojas en numerosos núcleos galácticos, con el objetivo de determinar si el patrón observado en Circinus es una excepción o una regla en el universo (Imagen Ilustrativa Infobae)
El impacto en la comprensión de agujeros negros supermasivos va más allá de la galaxia Circinus. Las diferencias de luminosidad intrínseca en los discos de acreción entre galaxias pueden modificar la proporción de energía emitida por el toroide respecto a la producida por los flujos de salida.
López-Rodríguez contextualizó así el hallazgo: “El brillo intrínseco del disco de acreción de Circinus es muy moderado. Por lo tanto, tiene sentido que las emisiones estén dominadas por el toro. Pero quizás, en el caso de agujeros negros más brillantes, las emisiones estén dominadas por el flujo de salida”.
El estudio abre la puerta a extender la metodología a otros miles de agujeros negros activos del universo observable. El Webb permite, de este modo, probar la técnica en núcleos galácticos cuyo brillo sea suficiente para beneficiarse del modo de interferometría. La elaboración de un catálogo detallado de emisiones en diversas galaxias se perfila como un objetivo inmediato para determinar si el comportamiento de Circinus representa una excepción o un patrón generalizado.
“Necesitamos una muestra estadística de agujeros negros, quizás una docena o dos docenas, para entender cómo la masa en sus discos de acreción y sus flujos de salida se relacionan con su energía”, puntualizó López-Rodríguez.
Diferencias en la luminosidad intrínseca de los discos de acreción entre distintas galaxias pueden alterar la proporción de energía emitida por el toroide y por los flujos de salida, lo que sugiere que las dinámicas descubiertas en Circinus no siempre serán iguales en otros casos (Imagen Ilustrativa Infobae)
Los resultados, facilitados por una visión inédita proporcionada por el Webb y validados con imágenes complementarias del Telescopio Espacial Hubble, ofrecen no solo la imagen más nítida lograda hasta la fecha del entorno de un agujero negro, sino también un marco de análisis robusto aplicable a toda la astrofísica contemporánea de núcleos galácticos activos.
Según el equipo, esta investigación aportará conocimientos clave para explorar multitud de entornos galácticos e impulsar nuevas investigaciones en torno a estructuras polvorientas y luminosas alrededor de objetos astronómicos extremadamente brillantes.
El equipo espera que este avance inspire a otros astrónomos. Girard afirmó: “Esperamos que nuestro trabajo inspire a otros astrónomos a utilizar el modo Interferómetro de Enmascaramiento de Apertura para estudiar estructuras polvorientas débiles, pero relativamente pequeñas, en la proximidad de cualquier objeto brillante”.