A la caza de los agujeros negros invisibles que vagan por el Universo

Los agujeros negros supermasivos son terribles entidades físicas que devoran la materia y que retuercen la realidad hasta los límites de lo infinito. Sin embargo, la mayor parte de ellos en realidad no está devorando materia ni engullendo estrellas. Los cálculos de los astrofísicos estiman que casi el 90 por ciento de los agujeros negros están dormidos, puesto que no están rodeados por cinturones de gas ni materia que puedan engullir. El problema de estos «inofensivos» agujeros es que resulta casi imposible verlos, porque no emiten luz ni radiación alguna. Por eso, el conocimiento sobre los límites del espacio-tiempo en realidad está muy constreñido a aquellos agujeros que sí están activos: una minoría dentro de la población total.

Pero cuando una estrella pasa demasiado cerca de un agujero negro supermasivo dormido, esa oscuridad y ese silencio llegan a su fin.

Esto ocurrió al menos una vez hace unos 3.800 millones de años, cuando el agujero negro supermasivo Swift J1644+57 desgarró a una estrella y le robó su gas. Tal como han concluido astrónomos de la Universidad de Maryland y de Michigan en un artículo publicado este miércoles en Nature, durante este evento, registrado en 2011, se produjo un potente efecto de disrupción de marea. A lo largo de ese fenómeno, el agujero tiró de la estrella y trató de tragársela, convirtiéndola en un disco de acreción (como si fuera un remolino en el fondo de una bañera) que comenzó a girar a su alrededor a una velocidad increíble. Esto es interesante porque ha permitido entender las primeras etapas de la formación de un disco de acreción y también aprender más sobre el comportamiento de los agujeros negros dormidos, que son la fracción mayoritaria entre los agujeros negros supermasivos.

«Antes de este resultado, no había evidencias claras de qué estábamos viendo en las regiones internas de los discos de acreción», ha dicho Erin Kara, investigadora en la Universidad de Maryland y directora de la investigación. Pero en esta ocasión, aquel cuerpo misterioso se ha comportado de forma peculiar. «La mayoría de los eventos de disrupción de marea (en los cuales un agujero desgarra una estrella, incluso generando un efecto de espaguetización) no emiten mucha energía en forma de rayos X. Pero ha habido al menos tres eventos que lo han hecho, y en este caso es la primera vez en que algo así se ha registrado con tanto nivel de detalle».

Normalmente, el disco de acreción de un agujero negro se comporta como la pantalla cónica de las linternas en la que se coloca la bombilla: la superficie reflectante y la forma de cono pueden dirigir la luz (radiación) hacia un lugar concreto. Pero en este trabajo, todo indica que los rayos X detectados en el agujero negro supermasivo Swift J1644+57 se originaron en el interior del disco y no en la superficie, lo que no concuerda con esta concepción.

La explicación para este fenómeno está en los eventos de disrupción de marea, unos fenómenos en los cuales el agujero emite entormes haces de partículas aceleradas hasta casi la velocidad de la luz. La casualidad quiso que este agujero, detectado en 2011, emitiera haces justo en la dirección de la Tierra. De lo contrario, no habría sido detectado.

Aparte de eso, las observaciones mostraron que Swift J1644+57 fue tan voraz al consumir su estrella, que incluso superó el límite teórico de Eddington: esta magnitud, marca la velocidad máxima a la que un agujero negro puede consumir materia.

Por eso, este hallazgo puede ayudar a entender cómo los agujeros negros supermaivos son capaces de crecer, hasta acumular masas que son millones de veces superiores a las del Sol.

La «sociología» de los agujeros negros

«Entender la población de agujeros negros en general es imporante. Han jugado un importante en la evolución de las galaxias. Y, aunque hoy en día estén dormidos, en el pasado no lo estuvieron», ha dicho Chris Reynolds, investigador en la Universidad de Maryland y coautor del estudio. «Si solo nos fijamos en agujeros negros activos, podemos estar analizando una muestra de la población muy sesgada. Podría ser que esos agujeros negros tuvieran algunas peculiaresdades. de ahí la imporatncia de estudiar a toda la población para evitar confusiones».

Por eso, en conclusión, esta investigación permite entender mejor el proceso por el cual un agujero negro supermasivo devora a una estrella, el llamado evento de disrupción de marea. Y además, facilita entender cómo estos cuepros crecen y evolucionan junto a las galaxias.

Para observar esto, los astrónomos usaron los rayox X para hacer un mapa del disco de acreción de este agujero negro, usando una técnica llamada «mapeado por reverberación de rayos X». Al igual que el eco en una habitación puede dar pistas sobre el tamaño de la estancia, el tiempo que emplearon los rayos X en ser reflejados desde ciertos átomos del disco sirvió para estimar la velocidad y la dirección de giro del disco de acreción.

En el futuro esto podría servir para hacer mapas para tratar de entender en qué dirección giran los agujeros negros, y en general para entender la evolución de los agujeros y averiguar cómo despiertan y cómo se duermen estos gigantes tan importantes en la evolución del Universo.