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Un Misterio en el Centro de la Galaxia

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Un Misterio en el Centro de la Galaxia

Los astrónomos han descubierto que el centro de nuestra Vía Láctea aloja un agujero negro buscado por mucho tiempo. El hallazgo, sin embargo, ha generado aún más interrogantes.

NASA

Febrero 21, 2002: En las historias de detectives de mayor suspenso, el misterio se hace más profundo conforme la trama revela nuevas pistas. Y lo mismo les ha pasado en la vida real a los astrofísicos que investigan el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Ellos esperaban que el Observatorio de rayos-X Chandra (Chandra X-ray Observatory) de la NASA revelase la existencia, sospechada desde tiempo atrás, de un agujero negro -- y en realidad así lo hizo. Pero las revelaciones del Chandra han generado nuevas preguntas que ahora desconciertan a los científicos tal vez más que antes.

Arriba: Una imagen del Observatorio de rayos-X Chandra de la región central de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Un agujero negro supermasivo se esconde en el interior de la mancha blanca brillante, cerca del centro de la imagen. [más información]

Un agujero negro es un objeto tan masivo y tan compacto a la vez que ni siquiera la misma luz puede escapar a su exorbitante gravedad. Por décadas, los científicos han argumentado que las estrellas gigantes (aquellas cuya masa es al menos 10 veces más grande que la de nuestro Sol) normalmente tienden a concluir sus vidas como supernovas -- explosiones catastróficas que dispersan materia a años luz de distancia a través del espacio interestelar, dejando atrás solamente un residuo denso de la estrella original. Si el residuo excede unas 3 masas solares, se convertirá en un agujero negro.

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En 1974, el astrónomo británico Sir Martin Rees propuso que los agujeros negros supermasivos -- aquellos con masas de un millón e incluso de mil millones de masas solares -- podrían existir en los centros de algunas galaxias. Las galaxias que él imaginaba poseían núcleos (centros) increíblemente activos, que brillaban con la intensidad de 30 mil millones de soles. Estos núcleos brillaban, titilando de manera inestable, en todas las longitudes de onda, desde el radio hasta los rayos gamma, y expelían poderosos chorros de partículas cargadas hacia el espacio. Rees concluyó que la fuente de tales disturbios eran agujeros negros devorando materia.

"No podemos imaginarnos de qué otra manera estos núcleos activos de galaxias (que se abrevia en español como NAGs ó como AGNs por las siglas inglesas de Active Galactic Nuclei) podrían emitir tanta energía", dice Donald Kniffen, científico del programa Chandra de la Oficina de Ciencias del Espacio (Office of Space Science) en las Oficinas Centrales de NASA. "La única teoría aceptada es la de los agujeros negros". Mas aún, ya empieza a pensarse que las galaxias activas no son las únicas que podrían alojar a tales "monstruos en su centro". Las galaxias ordinarias como la Vía Láctea también los poseen.

ver leyendaEn 1974, mientras Rees aún se encontraba especulando acerca de los agujeros negros en los centros de las galaxias activas, los radio astrónomos norteamericanos Bruce Balick y Robert Brown se encontraban observando el relativamente silencioso centro de nuestra propia galaxia. Allí ellos descubrieron una fuente de radio compacta y variable que se parecía mucho a un quasar débil -- un tipo de NAG lejano que los astrónomos normalmente encuentran cerca del límite del Universo observable. Pero este objeto se hallaba a "tan solo" 26,000 años luz de distancia, ¡en nuestro propio patio trasero cósmico! Debido a que parecía encontrarse dentro de una fuente de radio grande y extensa a la que ya se conocía como Sagitario A, la llamaron Sagitario A* (que se pronuncia "Sagitario-A estrella").

Arriba: Los telescopios de rayos-X como el Observatorio de rayos-X Chandra, pueden detectar el brillo incandescente del gas sobrecalentado que cae arremolinándose hacia el interior de un agujero negro.

Durante las dos últimas décadas, los astrofísicos han observado laboriosamente a Sagitario A* en longitudes de onda de radio, óptico y cercano-infrarrojo. La enorme velocidad (hasta de 1400 km por segundo) del gas y las estrellas arremolinándose alrededor del centro de la Vía Láctea, comenzaron a convencerlos de que algo pequeño pero masivo -- unos 2.6 millones de masas solares -- se hallaba oculto en el centro de nuestra galaxia. ¿Era acaso un agujero negro supermasivo, o tan sólo millones de estrellas más o menos ordinarias y densamente agrupadas?

Solamente las observaciones de rayos-X podrían suministrar la evidencia definitiva -- por dos razones -- porque los rayos-X son el característico último grito silencioso de la materia cuando es finalmente engullida para siempre por un agujero negro, y porque solamente los rayos-X pueden penetrar la densa capa de gas y polvo que oscurece nuestra vista del centro galáctico. De este modo, se inició una carrera para ser el primero en detectar la fuente de rayos-X de Sagitario A*

Sólo unos meses después de su lanzamiento, en julio de 1999, Chandra tuvo éxito. El "Gran Observatorio" había logrado localizar una fuente de rayos-X que coincidía con Sagitario A*. Los astrofísicos, anunciando sus descubrimientos en enero del 2000, se encontraban muy entusiasmados por esta evidencia directa de un agujero negro supermasivo en el núcleo de la Vía Láctea. Solo que en medio de la euforia existia un problema: los rayos-X observados tenían sólo una quinta parte de la intensidad prevista por la teoría. En otras palabras, Sagitario A* era débil -- lo cual era extraño, puesto que los núcleos activos de las galaxias son siempre tan brillantes.

Arriba: Imágenes de Sagitario A y A* tomadas desde el Observatorio de rayos-X Chandra. [más información]

¿Qué significado podría tener esta discrepancia?

Observaciones posteriores en radio y rayos-X condujeron a los astrónomos a una posible respuesta: Diez mil años atrás una supernova explotó muy cerca de Sagitario A*. Los gases que se expandieron rápidamente barrieron mucho del gas y el polvo interestelar, impidiendo que el material local cayera dentro del agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, y por lo tanto, dejándolo "hambriento". La disminución de la cantidad de material cayendo dentro del agujero negro, resultó en una menor emisión de rayos-X.

Sin embargo, algo de material continúa cayendo. En el año 2001, justo antes de la llegada del ojo vigilante del Chandra, Sagitario A* aumentó repentinamente su brillo. En cuestión de minutos llego a tener 45 veces su intensidad normal. Y entonces, unas tres horas más tarde, volvió a desvanecerse hasta el nivel previo a la llamarada. ¡La energía liberada correspondía al agujero negro engullendo de repente un trozo de materia con la masa de un cometa o asteroide! Mas aún, por la forma específica en que los rayos-X se intensificaron y se desvanecieron, los astrofísicos calcularon que Sagitario A* tiene apenas unos 15 millones de kilómetros de diámetro -- menos de la cuarta parte del diámetro de la órbita alrededor del Sol del planeta Mercurio. Esta evidencia por observación directa de su pequeño tamaño, comparado con su enorme masa, parece concordar muy bien con el modelo de un agujero negro supermasivo.

Izquierda: Las estrellas de movimiento rápido en el año luz central de nuestra galaxia, la Vía Láctea, son mantenidas en su lugar debido a la gravedad de un agujero negro supermasivo. La marca de color amarillo indica la localización de Sagitario A*. [ más información]

Aún así, el misterio clave sigue sin ser resuelto: ¿De donde vino el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea? Y en general, ¿de dónde se origina cualquier agujero negro supermasivo?

"Estas son excelentes preguntas", declara Kniffen. "Los científicos siguen rompiéndose la cabeza con esto. Una idea es que los agujeros negros supermasivos se formaron cuando las galaxias aparecieron originalmente. Otra es que un agujero negro de masa estelar pudo empezar a acumular material y creció hasta volverse supermasivo. Una tercera posibilidad es que los agujeros negros supermasivos nacen a partir de grupos de agujeros negros más pequeños que se fusionan. O tal vez es otra cosa completamente diferente.

Recientemente Chandra podría haber descubierto una conexión importante entre agujeros negros de masa estelar y los supermasivos: un agujero negro de 500 masas solares en la cercana e irregular galaxia M82 en la constelación de la Osa Mayor. Pero esto es también desconcertante, ya que el agujero negro ¡no está centrado en el núcleo de M82! ¿Será que el agujero negro eventualmente se hundirá en el centro de M82 y crecerá hasta convertirse en supermasivo? Nadie lo sabe.

Y de esta manera, el misterio continúa. En cada vuelta, otra pista más aparece; algunas preguntas tienen respuesta, pero otras toman su lugar. "Estamos apenas tocando la superficie de este tema", dice Kniffen. Si Sherlock Holmes fuera un astrónomo...


Enlaces a la Red (en inglés y español)

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Un Agujero Negro y una Supernova en el Centro de la Galaxia-- Los astrónomos descubren porqué los rayos-X provenientes de la vecindad de un agujero negro supermasivo en el centro de nuestra Vía Láctea, son tan tenues.

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