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El agujero negro en el centro de la Vía Láctea despertó hace 200 años, revela telescopio IXPE

Las imágenes del Explorador de polarimetría de imágenes de rayos X de la NASA y del Observatorio de rayos X Chandra se han combinado para mostrar datos de rayos X del área alrededor de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo en el núcleo de la galaxia Vía Láctea. El cuadro de abajo combina datos de IXPE, en naranja, con datos de Chandra, en azul. El cuadro de arriba representa un campo de visión mucho más amplio del centro de la Vía Láctea, por cortesía de Chandra. Las delgadas líneas blancas superpuestas en el cuadro de arriba enmarcan el área resaltada e indican que la perspectiva en el cuadro de abajo se ha rotado unos 45 grados hacia la derecha. La combinación de los datos de IXPE y de Chandra ayudó a los investigadores a determinar que la luz de rayos X identificada en las nubes moleculares se originó en Sagitario A* durante un estallido hace unos 200 años.

IXPE: NASA/MSFC/F. Marin y otros; Chandra: NASA/CXC/SAO; Procesamiento de imágenes: L. Frattare, J. Major y K. Arcand

Sagitario A*, el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea, es mucho menos luminoso que otros agujeros negros en el centro de las galaxias que podemos observar, lo que significa que el agujero negro central de nuestra galaxia no ha estado devorando activamente material a su alrededor. Sin embargo, nueva evidencia obtenida por el telescopio Explorador de polarimetría de imágenes de rayos X (IXPE, por sus siglas en inglés) de la NASA sugiere que el antiguo gigante dormido despertó recientemente —hace unos 200 años— para devorar gas y otros desechos cósmicos que estaban a su alcance.

Sagitario A* se encuentra a más de 25.000 años luz de la Tierra y es nuestro agujero negro supermasivo más cercano, con una masa estimada de millones de veces la de nuestro Sol. El agujero negro de Sagitario A (o Sgr A* por las siglas que suelen emplear los investigadores y que se pronuncia “Sagitario A asterisco”), se encuentra en la constelación de Sagitario en el corazón de la Vía Láctea.

Los científicos recurrieron a IXPE para tener una observación más cercana cuando las investigaciones previas de rayos X detectaron emisiones en rayos X relativamente recientes de gigantescas nubes de gases en sus alrededores. Dado que la mayoría de las nubes cósmicas, conocidas como “nubes moleculares”, son frías y oscuras, las señales de rayos X de estas nubes deberían haber sido débiles. En cambio, brillaban con intensidad.

“Uno de los escenarios para explicar por qué estas nubes moleculares gigantes están brillando es que, de hecho, están haciendo eco de un destello de luz de rayos X desaparecido hace mucho tiempo, lo que indica que nuestro agujero negro supermasivo no estaba tan inactivo hace algunos siglos”, dijo Frédéric Marin, astrónomo del Observatorio Astronómico de Estrasburgo en Francia y autor principal del estudio, publicado en la revista Nature.

IXPE, el cual mide la polarización de la luz de rayos X, o la dirección e intensidad promedio del campo eléctrico de las ondas de luz, apuntó a estas nubes moleculares durante dos períodos de estudio en febrero y marzo de 2022. Cuando los astrónomos combinaron los datos resultantes con imágenes del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y las compararon con observaciones de archivo de la misión XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea, pudieron aislar la señal de rayos X reflejada y descubrir su punto de origen.

“El ángulo de polarización actúa como una brújula, apuntándonos hacia la misteriosa y desaparecida fuente de iluminación”, dijo Riccardo Ferrazzoli, astrofísico del Instituto Nacional de Astrofísica de Italia en Roma. “¿Y qué hay en esa dirección? Nada menos que Sgr A*”.

Al analizar los datos, el equipo descubrió que los rayos X de las nubes moleculares gigantes eran luz reflejada de una erupción intensa y de corta duración producida en Sgr A*, o cerca de este, posiblemente ocasionada por el agujero negro que consumió abruptamente el material cercano.

Los datos también ayudaron a los investigadores a estimar la luminosidad y la duración de la erupción original, lo que sugiere que el fenómeno ocurrió hace unos 200 años terrestres, o aproximadamente a principios del siglo XIX.

El siguiente objetivo del equipo de investigadores es repetir la observación y reducir las incertidumbres de la medición, dijo Steven Ehlert, científico del proyecto IXPE en el Centro de Vuelo Espacial Marshall de la NASA en Huntsville, Alabama.

Las imágenes combinadas de Sagitario A*, el agujero negro supermasivo que está en el centro de la Vía Láctea, permitieron a los investigadores desarrollar una sonificación de datos, o una adaptación de la información visual en sonidos audibles, incluso musicales. En esta sonificación, que adapta los datos del Explorador de polarimetría de imágenes de rayos X de la NASA y el Observatorio de rayos X Chandra, una línea arqueada se ondula a través de la imagen, comenzando en la esquina inferior derecha. A medida que pasa sobre los datos de IXPE, coloreados de naranja, se activan sonidos como vientos digitales, particularmente donde esas regiones anaranjadas son más brillantes. Cuando la línea de desplazamiento pasa por los datos de Chandra, coloreados de azul, las notas resultantes suenan como tambores de acero. Aprende más sobre estas armonías cósmicas aquí.
NASA/CXC/SAO/K. Arcand, SYSTEM Sounds: M. Russo, A. Santaguida

Los datos de seguimiento podrían mejorar las estimaciones de cuándo ocurrió la erupción y qué tan intensa pudo haber sido en su punto máximo, y ayudarán a determinar la distribución tridimensional de las nubes moleculares gigantes que rodean el agujero negro inactivo.

Lo más importante, dijo Ehlert, es que tales estudios ayudan a los investigadores a obtener una nueva comprensión de los procesos físicos necesarios para despertar nuevamente a Sgr A* , aunque sea temporalmente, de su sueño inquieto.

“IXPE está desempeñando un papel clave para ayudarnos a comprender mejor la escala de tiempo en la que está cambiando el agujero negro en el centro de nuestra galaxia”, dijo Ehlert. “Sabemos que el cambio puede ocurrir en galaxias activas y agujeros negros supermasivos en una escala de tiempo humana. Estamos aprendiendo más sobre el comportamiento de este agujero negro a lo largo del tiempo y su historial de estallidos, y estamos ansiosos por observarlo más a fondo para determinar qué cambios son típicos y cuáles son extraordinarios”.

IXPE es una colaboración entre la NASA y la Agencia Espacial Italiana que cuenta con socios y colaboradores científicos en 12 países. IXPE está dirigido por el centro Marshall. Ball Aerospace, con sede en Broomfield, Colorado, gestiona las operaciones de la nave espacial junto con el Laboratorio de Física Atmosférica y Espacial de la Universidad de Colorado en Boulder.

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