El Telescopio Espacial James Webb (JWST) ha capturado la imagen más clara hasta el momento del entorno que rodea a un agujero negro supermasivo, ofreciendo una nueva comprensión clave de cómo crecen estos motores cósmicos. Las observaciones, centradas en la galaxia Circinus a 14 millones de años luz de distancia, revelan que el intenso brillo infrarrojo previamente atribuido a poderosas corrientes de aire en realidad se origina en un denso disco de gas y polvo que gira en espiral hacia el agujero negro. Este hallazgo desafía las suposiciones arraigadas sobre cómo funcionan los agujeros negros activos y su papel en la evolución de las galaxias.
Revelando el funcionamiento interno del agujero negro
Durante décadas, los astrónomos creyeron que gran parte de la radiación infrarroja cerca de los agujeros negros activos provenía de material expulsado violentamente hacia el exterior. Sin embargo, las imágenes infrarrojas de alta resolución del JWST han demostrado ahora que la fuente dominante de esta energía es un disco aplanado de polvo y gas calientes que alimenta directamente el agujero negro. Este disco, conocido como toro, comprende aproximadamente el 87% de la emisión infrarroja observada.
El equipo, dirigido por Enrique López-Rodríguez de la Universidad de Carolina del Sur, utilizó un modo especializado de alto contraste en JWST, duplicando efectivamente el poder de resolución del telescopio de 6,5 a 13 metros. Esto les permitió aislar y mapear estructuras en el centro de la galaxia que anteriormente estaban ocultas por el polvo circundante. El resultado: una vista detallada del disco de acreción del agujero negro, que actúa como depósito principal de material que es atraído hacia adentro.
Desafiando viejos modelos
Los telescopios anteriores carecían de la resolución necesaria para distinguir entre la luz emitida por el disco de acreción, el toro de polvo y los flujos de salida, mezclándolos en una única fuente no resuelta. La capacidad de JWST para separar estos componentes es transformadora. Sólo alrededor del 1% de la emisión infrarroja proviene de un débil flujo de salida, lo que indica que los flujos de salida de los agujeros negros desempeñan un papel menor en el presupuesto energético general en comparación con el material que cae. El 12% restante procede del polvo más alejado, calentado por la radiación del agujero negro.
Implicaciones para la evolución de las galaxias
Comprender el crecimiento de los agujeros negros es fundamental para comprender cómo evolucionan las galaxias. A medida que los agujeros negros se alimentan, pueden liberar una enorme energía, que suprime o estimula la formación de estrellas y da forma a la estructura general de la galaxia. Al separar claramente el material que cae hacia adentro del polvo que es empujado hacia afuera, estas nuevas observaciones brindan información crítica sobre este proceso.
“Necesitamos una muestra estadística de agujeros negros, tal vez una docena o dos docenas, para entender cómo la masa en sus discos de acreción y sus salidas se relacionan con su poder”, explicó López-Rodríguez.
El equipo de investigación planea aplicar esta técnica a otros agujeros negros cercanos, con el objetivo de construir una imagen completa de cómo estos gigantes cósmicos crecen e influyen en sus galaxias anfitrionas. Se cree que el toro polvoriento observado en Circinus es común entre los agujeros negros activos, lo que lo convierte en un paso vital para desbloquear los misterios de la evolución de las galaxias.
