El entorno de la bestia: cómo un agujero negro supermasivo moldea el destino de la Vía Láctea

Sabemos que Sagitario A* (Sag A*), el agujero negro que habita en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, es supermasivo, y rota rápidamente arrastrando consigo el espacio-tiempo. Y este pequeño detalle, su velocidad de rotación, que a primera vista pudiera parecer nimio, esconde en sí mismo claves acerca de su proceso de formación.

Uno de los aspectos claves para entender estas bestias es entender cómo han llegado a tener el tamaño que tienen, ¿se forman como resultado de la fusión de agujeros negros más pequeños? ¿O alcanzan esas masas descomunales a medida que van tragando (acretando, en lenguaje científico) el gas circundante? La velocidad a la que gira Sag A* indicaría que una parte importante de la masa del agujero negro procede de la acreción de material de su entorno. Y de su entorno precisamente es lo que vamos a tratar hoy.

Los núcleos de la mayor parte de las galaxias, las llamadas espirales y elípticas, contienen un agujero negro supermasivo en su centro. El estudio de los entornos de estos objetos está revelando que tienen una enorme influencia en la evolución global de la galaxia que les acoge. Aunque un agujero negro no emite luz, cuando está activo, la materia que cae sobre él, además de ayudarle a crecer, libera ingentes cantidades de energía en forma de radiación observable que inyectan en sus alrededores.

Un agujero negro supermasivo tiene aproximadamente el tamaño de nuestro sistema solar, mientras que la galaxia que lo alberga es mil millones de veces más grande. Sin embargo, la radiación y el flujo de gas resultante de las violentas condiciones cercanas al agujero negro determinan cómo evoluciona toda la galaxia con el tiempo. Por ejemplo, el agujero negro puede calentar el gas y ralentizar la formación de estrellas, o en algunos casos activarla, además de ser capaces de dispersar a grandes distancias material enriquecido químicamente.

Las regiones cercanas a los centros de las galaxias son regiones extremas desde muchos puntos de vista. En el nuestro en particular, la densidad de estrellas es la más alta de la Vía Láctea. Veamos los números en comparación: en el vecindario del Sol, la densidad de estrellas es aproximadamente de 0,1 estrellas por 3,3 años-luz cúbicos. El centro galáctico, en el mismo volumen, alberga 10 millones de estrellas y algunas de ellas se mueven a velocidades altísimas debido a la presencia del agujero negro central. En aproximadamente el mismo volumen en el que en nuestro entorno no hay ninguna estrella, solo el Sol y la estrella más cercana Próxima Centauri b a 4,24 años-luz, el centro de nuestra galaxia aloja más de una decena de millones de estrellas.

El centro galáctico es sin duda el lugar de la Vía Láctea con mayor densidad estelar, pero hay otros entornos que, aunque no se acercan a esos números, también albergan altas densidades de estrellas: los cúmulos globulares. Un cúmulo globular es una asociación de estrellas que en su centro pueden albergar hasta 10.000 estrellas por parsec cúbico (3,3 años-luz cúbicos). Incluso con tantas estrellas en tan poco espacio, las colisiones son poco frecuentes y lo sabemos porque en los cúmulos globulares, que podemos ver en más detalle que el centro de la galaxia, tienen estrellas en sus centros, las llamadas rezagadas azules, que son estrellas jóvenes y masivas formadas por la colisión de dos estrellas viejas de menor masa. Menos de una de cada 10.000 estrellas de los cúmulos globulares son rezagadas azules, lo que sugiere lo raras que son las colisiones estelares incluso en estos entornos extremos.

El mayor almacén de gas denso

Volvamos al entorno de Sag A* y otra de sus propiedades extraordinarias como el mayor almacén de gas denso de la galaxia, el material con el que se construyen estrellas. Por eso quizás no sorprenda saber que allí se están formando estrellas al ritmo más alto de toda la Vía Láctea. Y eso nos lleva a introducir una de las preguntas más básicas en astrofísica: ¿las estrellas se forman siempre igual o las condiciones extremas de ciertos entornos modifican la forma en la que se construyen? En ciencia nos gustan las leyes universales, por eso nos resulta tan fascinante conocer lo que ocurre en el entorno extremo del centro de la galaxia, tanto para probar que se rompen las reglas como que se siguen.

A falta de mejor información, asumimos que el modo en el que se construyen las estrellas, la receta que nos dice cuántas estrellas se forman con una cierta masa, es universal. Esto es, mantiene la misma forma en todo momento y en todas las galaxias. Y eso que la astrofísica lleva buscando variaciones de esta ley global en todos los entornos posibles. Y hasta ahora, salvo para las masas más bajas (por debajo de la masa del Sol) y más altas (por encima de 10 veces la masa del Sol y atrás en el tiempo), parece ser bastante invariable. Para probar esto hay que observar que se cumple allá donde se están formando estrellas y en nuestra galaxia el entorno más extremo y que todavía no conocemos al completo está en los alrededores de Sag A*.

El corazón de la Vía Láctea está localizado a tan solo 26,000 años-luz de nosotros, pero la alta densidad de estrellas y las vastas y espesas nubes interestelares de gas y polvo oscurecen nuestra visión hacia el centro galáctico. Y ponen difícil no solo hacer estudios sobre la validez de esta ley universal de formación de estrellas, sino entender cuál es el efecto de la presencia del agujero negro en los procesos de retroalimentación del gas. Así que aunque vayamos revelando poco a poco los detalles que los caracterizan, estos objetos fascinantes esconden valiosas claves para la ciencia en sus entornos inmediatos, afectando a toda la galaxia de la que forman parte. Y eso precisamente es lo que tratamos de hacer: relacionar la historia de formación de estrellas con la propia historia de la galaxia, que a su vez es nuestra historia.