Desvelar los misterios de los agujeros negros – Information Centre – Research & Innovation

¿Qué papel desempeñan los agujeros negros masivos en la evolución de una galaxia? Con el fin de averiguarlo, un proyecto financiado con fondos europeos utilizó telescopios de rayos X muy avanzados que permiten observar más de cerca estos misteriosos cuerpos celestes. Sus descubrimientos amplían enormemente nuestro conocimiento sobre el universo.


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Según el paradigma cosmológico actual, el universo es un ecosistema vivo en el que los gases fluyen hacia y desde las galaxias impulsados por los agujeros negros masivos que se encuentran en sus centros. Pero ¿cuál es el efecto de estos agujeros negros masivos en la evolución de la propia galaxia?

Esta fue la pregunta que se hizo –y respondió– el proyecto Responses, financiado en concreto por el Consejo Europeo de Investigación (CEI).

El poder de un agujero negro

El proyecto centró su investigación en la retroalimentación de los núcleos galácticos activos (AGN, por sus siglas en inglés) en galaxias y cúmulos de galaxias. Tal y como explica Andrew Fabian, astrónomo de la Universidad de Cambridge e investigador principal de Responses: «Un AGN se caracteriza por tener un luminoso y poderoso agujero negro en acreción en el centro de la galaxia. La retroalimentación, por otro lado, es la forma en que la energía que proviene de un agujero negro puede alterar una galaxia que es mil millones de veces más grande que el propio agujero negro».

Según Fabian, la retroalimentación puede modificar una galaxia y sus alrededores de varias formas diferentes. Por un lado, al expulsar fuel, la retroalimentación puede evitar que se formen más estrellas, lo que básicamente acaba con la galaxia. El escape de gases también puede estimular la formación de nuevas estrellas y, al hacerlo, cambiar la forma de la galaxia. Por último, si la galaxia forma parte de un cúmulo de galaxias, el fuel puede calentarse.

Fabian lo explica: «Abordamos las cuestiones relativas a la generación de energía en el flujo de acreción de un agujero negro, lo que suponía estudiar no solo la geometría del flujo, la masa y el giro del agujero negro y sus procesos de producción de energía, sino también los efectos de la energía en su entorno, especialmente en el caso de los cúmulos de galaxias».

En astrofísica, la acreción es la acumulación de partículas en un objeto masivo mediante la atracción gravitacional de más materia. Las galaxias, las estrellas, los planetas y otros objetos astronómicos se forman por acreción.

Satisfacer la curiosidad

Gran parte de la investigación de Responses fue observacional y se llevó a cabo con telescopios de rayos X junto con teoría y modelos simples. Por ejemplo, en febrero de 2016, el satélite Hitomi hizo observaciones profundas de rayos X del núcleo frío del cúmulo de galaxias de Perseo. «Los espectros resultantes fueron de alta resolución, algo inaudito en la astronomía de rayos X cósmicos», añade Fabian.

Otros modos de observación incluyeron el grupo de telescopios en órbita NuSTAR y el telescopio explorador de la composición interior de las estrellas de neutrones (NICER, por sus siglas en inglés) de la NASA, situado en la Estación Espacial Internacional (EEI).

A partir de estas observaciones, los investigadores descubrieron que la retroalimentación del AGN desempeña un papel importante en la evolución de una galaxia, un hallazgo que amplía enormemente nuestro conocimiento sobre el universo. «Nuestra curiosidad sobre el origen de las estructuras más grandes del universo queda satisfecha al ver cómo los objetos exóticos como los agujeros negros pueden influir en las galaxias», comenta Fabian.

Una investigación galardonada

El trabajo de Fabian en el marco del proyecto Responses le ayudó a ganar el Premio Kavli 2020 de Astrofísica otorgado por la Academia Noruega de Ciencias y Letras. En el anuncio de la Academia puede leerse: «Andrew Fabian, uno de los astrónomos más prolíficos e influyentes de nuestro tiempo, ha sido una figura destacada en el campo de la astronomía observacional de rayos X, que ha abarcado una amplia gama de temas, desde los flujos de gases en los cúmulos de galaxias hasta los agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias. Los amplios conocimientos de Fabian y sus percepciones a escalas muy diferentes han proporcionado una comprensión física essential sobre cómo se interconectan esos fenómenos dispares».

Fabian atribuye parte de su éxito a la financiación de la Unión Europea que recibió del CEI y que le permitió reunir y conservar un equipo de investigadores productivos durante más de cinco años. El astrónomo añade: «La flexibilidad de la financiación fue muy beneficiosa tanto para la contratación como para los viajes por reuniones. También supuso que el equipo pudo concentrarse en hacer ciencia excelente».

Desde entonces, seis posdoctorados del equipo de Responses han logrado puestos de docentes universitarios a tiempo completo, mientras que otros dos son beneficiarios de becas. Todos continúan su trabajo para desvelar los misterios del universo.