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Jueves, 6 de mayo de 2021
Uno de ellos está en el centro de la Vía Láctea y otro fue “fotografiado” por el EHT

Astrónomo chileno propone explicación revolucionaria para el origen de los Agujeros Negros Supermasivos

Ricardo Martínez

Las colisiones entre estrellas en los cúmulos estelares en el centro de las galaxias podrían explicar el origen de los Agujeros Negros Supermasivos que habitan en al interior de las mismas, propone Andrés Escala Astorquiza en una publicación astronómica reciente, lo que significa un paso importante en la explicación de estos eventos del espacio. INTERFERENCIA entrevistó al autor.

Una imagen anaranjada que bien podía parecer una dona para algunas personas, o el ojo de Sauron para otras, fue una de las mayores noticias astronómicas del año 2019. Se trataba de la imagen generada a partir del trabajo con el Event Horizon Telescope (EHT, “Telescopio del Horizonte de Sucesos”) que en realidad no consiste en un único aparato, sino que en un arreglo o red de diversos radiotelescopios situados en distintas partes de la Tierra, como ALMA (Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array), APEX (Atacama Pathfinder Experiment), IRAM (Instituto de Radioastronomía Milimétrica, Pico Veleta, España), SPT (The South Pole Telescope, situado en la estación Amundsen-Scott en el Polo Sur), entre otros.

La imagen en cuestión, que también podía pasar por un flotador de llanta de neumático colorinche, era el resultado de una serie de procedimientos sobre la enorme base de datos del arreglo EHT alrededor del agujero negro supermasivo que se encuentra en el centro de la galaxia Messier 87, y cautivó no solo a la comunidad científica internacional, sino que también a la prensa y a la audiencia global que cada vez están más atentas a este tipo de emprendimientos en la frontera del conocimiento. Ello, porque los agujeros negros convencionales de masas similares a la del sol, pero, sobre todo ahora a inicios de la tercera década de los 2000, los agujeros negros supermasivos (ANS) disponen de la dosis justa de conocimiento y misterio que atrae lectoras y lectores para estas informaciones y mucha atención pública.

El misterio de los agujeros negros supermasivos

Desde que los astrónomos Donald Lynden-Bell y Martin Rees postularan en 1971 la hipótesis de que en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, podía habitar un agujero negro (“On quasars, dust and the galactic centre”, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society), la idea de que algunas o quizá todas las galaxias albergan este tipo de habitantes astronómicos se popularizó hasta el extremo de que se les empezó a dar a estos agujeros negros un apellido propio: “supermasivos”.

Ello, porque a diferencia de los agujeros negros estelares, esto es, los que se forman en los estadios finales del ciclo de vida de algunas estrellas gigantes, los ANS tienen un tamaño muchísimo mayor -por varios órdenes de magnitud- y una masa estrepitosamente enorme.

Pero aun cuando la hipótesis de Lynden-Bell & Rees (1971) se ha confirmado posteriormente, al punto de que la dona anaranjada ha sido la guinda de la torta en la búsqueda de los ANS, ha quedado flotando por décadas una inquietud incluso más profunda: ¿cómo se forman estos agujeros negros supermasivos?

En una reciente publicación de The Astrophysical Journal, una publicación científica indexada con un índice de impacto (el estándar para determinar la relevancia de una revista académica) de 5.745, Andrés Escala Astorquiza, Ph.D., académico del Departamento de Astronomía, U. de Chile, propone un modelo para resolver esa incógnita.

La propuesta de Escala Astorquiza considera que en el centro de las galaxias se suelen formar cúmulos estelares, que corresponden a muchísimas estrellas que se encuentran muy cercanas entre sí en términos de distancias astronómicas. El astrónomo señala, en una publicación del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA) que, “a partir de cierta densidad que se determina en este trabajo, ellos [los cúmulos estelares] se vuelven muy inestables, las estrellas que los componen comienzan a chocar de manera violenta entre sí y el sistema colapsa formando un agujero negro”.

Se trataría de “cúmulos fallidos” en los que, a partir de cierta densidad del conjunto de las estrellas que los componen en el espacio, se empieza a formar el ANS.

INTERFERENCIA entrevistó al Prof. Escala Astorquiza y le consultó sobre su propuesta.

- La propuesta que usted hace en su trabajo corresponde a un modelo de formación de los agujeros negros supermasivos. ¿En que consiste dicho modelo?

Consiste en que los ANS se formaron a partir de cúmulos de estrellas que se observan en los centros galácticos, debido a que a partir de cierta densidad se vuelven inestables por colisiones entre las estrellas que los componen, dichas colisiones hacen que el cúmulo pierda su “soporte” y colapse a un ANS. En mi trabajo se demuestra que los cúmulos se observan siempre bajo esa densidad crítica y que los ANS ya la atravesaron, por eso este trabajo es una especie es eslabón que une los modelos teóricos con el universo real.

- El interés público por los agujeros negros supermasivos aumentó hace un par de años con la elaboración de una imagen (elaborada matemáticamente) de uno de ellos. ¿Por qué los ANS son importantes para los estudios astronómicos?

Porque son probablemente los objetos más extremos en el universo, pueden llegar a tener la masa de miles de millones de veces la del sol en una región muy pequeña del espacio y el material antes de caer en ellos se vuelve tan incandescente, por su gravedad, que es capaz de emitir más luz (y energía) que toda la galaxia que lo circunda.

- ¿Cuáles son las principales caracterísVcas de los ANS y en qué se diferencian de los agujeros negros tradicionales?

Los tradicionales se llaman AN estelares, porque tienen una masa similar a la del sol y los ANS tienen entre un millón y miles de millones la masa del sol, esa es su principal diferencia.

-Los ANS al parecer suelen ubicarse en el centro de las galaxias. ¿Hay alguna relación entre los ANS y las características de las galaxias, como por ejemplo su forma o comportamiento?

El comportamiento varía en una misma galaxia con el tiempo, pueden ser activos o pasivos (en términos de la luz que emite el material que cae en ellos). Su principal característica que se relaciona con la galaxia en que residen es su masa, mientras más masiva es (una componente de) la galaxia en que están, más masivo es el agujero negro que reside en en su centro.

- El estudio plantea que la formación de los ANS es diferente de la formación de los agujeros negros convencionales. Estos últimos suelen surgir tras el colapso gravitacional estrellas de gran masa en sus últimas fases de fusión nuclear de elementos químicos pesados. O también se han formado en los inicios del cosmos en circunstancias un poco distintas a la anterior. En el caso de lo que usted postula, ¿hay otro fenómeno que genera agujeros negros? Más allá del colapso gravitacional.

Es distinto porque como mencionas los “convencionales” o estelares nacen tras la última fase de la vida de las estrellas, pero como no existen estrellas con millones de veces la masa del sol, no es posible que los ANS se formen así.

El colapso gravitacional es siempre parte del proceso, pero no es lo que “genera” un agujero negro. Por ejemplo, hay colapso gravitacional en la formación de estrellas y las galaxias, por ejemplo, también se formaron por dicho colapso. Es parte del proceso, pero lo que hace que sea un AN es que se legue a cierta densidad límite que evita que la luz escape.

- Respecto de esto último, los AN estelares tienen también un parámetro que permite determinar su posibilidad de existencia, el radio de Schwarzschild. En el caso de su estudios ustedes se refieren a una masa crítica. ¿Puede explicarme más cuál es dicha masa crítica y cómo llegaron a calcularla?

El radio de Schwarzschild define el horizonte de eventos (para el caso sin spin) de un AN independiente de su masa, eso es válido tanto para estelares como supermasivos.

En mi trabajo se define una densidad crítica, pero para los cúmulos estelares sean estables en base a las colisiones entre estrellas anteriormente mencionada. Se calcula en base al camino libre promedio de las estrellas, tomando en cuenta la superficie efectiva que tienen (o “sección eficaz”) debido al enfoque que produce su atracción gravitacional. Si se sobrepasa dicha densidad, el cúmulo probablemente colapsa y ese proceso hace que su densidad aumente aún más, hasta llegar a la densidad límite definida por el radio de Schwarzschild.

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