El misterioso centro de la Vía Láctea

Varios equipos de astrónomos de todo el mundo compiten en la actualidad por conocer lo que se esconde en el centro de la Vía Láctea, la galaxia a la que pertenece nuestro sistema solar. Oscurecido por nubes gigantes de polvo y materia estelar, el núcleo, situado a una corta distancia, en términos astronómicos, de la Tierra, puede albergar uno de los misteriosos agujeros negros cuya existencia fascina y preocupa a los científicos. Jon Marcaide, astrónomo español, en la actualidad investigador en el Instituto Max Planck de Radioastronomía de la República Federal de Alemania, explica lo que se sabe sobre esta región galáctica y los métodos utilizados para conocerla mejor.

Desde los años veinte se sabe que lo que llamamos Vía Láctea es una galaxia (espiral) normal, es decir, un aglomerado de unos 100.000 millones de estrellas y mucho material (polvo, gas, etcétera) interestelar que gira alrededor de un eje de simetría. Este movimiento de rotación ha hecho, con la ayuda de varios miles de millones de años, que la mayoría de las estrellas y casi todo el material interestelar se concentren en un disco. Al centro de este disco le llamamos centro de la Vía Láctea (CVL), y lo que lo hace extraordinario es que nosotros nos encontremos en el disco galáctico, a tan sólo unos 30.000 años luz de él. En sí, puede que el CVL sea un vulgar núcleo galáctico de los millones que hay por el universo, pero para nosotros es extraordinario, pues es el único núcleo galáctico que el hombre puede aspirar a estudiar con gran detalle, debido a su proximidad, y, por tanto, en cierto modo, a utilizarlo como llave para entender este fenómeno en el resto del universo.Nadie ha hecho hasta ahora una fotografía del CVL, a pesar de las recientes noticias aparecidas en los medios de comunicación sobre los últimos descubrimientos de los científicos Kwok Yung Lo y Mark J. Claussen. La visibilidad en la dirección hacia el CVL es prácticamente nula, debido al tremendo oscurecimiento producido por partículas de polvo en el medio interestelar del disco galáctico. Simplemente, la naturaleza no ha querido que el hombre pueda ver el CVL. Es más, si no hubiera habido polvo en el disco galáctico para absorber la luz visible y luego remitirla en otras longitudes de onda de radiación más largas (por ejemplo, el infrarrojo), la banda de la Vía Láctea hubiera aparecido en nuestras noches tan brillante, especialmente en la dirección al CVL, que indudablemente hubiera afectado la evolución del hombre y sus creencias a lo largo de los siglos en un grado no menor que lo que el Sol, la Luna y los planetas lo han hecho.

Sin embargo, en los últimos 20 años la ciencia y la técnica han avanzado lo suficiente para proporcionar al hombre medios para producir imágenes del CVL procesando la información contenida en ondas electromagnéticas más largas que la longitud de onda de la luz visible. De este modo, utilizando ondas de radio se han podido obtener, desde 1975, imágenes (mapas) del CVL. La primera imagen de alta resolución (detalle) fue producida por Ekers y sus colaboradores utilizando el radiointerferómetro de Westerbork, en Holanda, país este de grandes pioneros en astronomía. A partir de 1980, con la puesta a punto de otro instrumento similar, pero técnicamente mucho más avanzado, en las planicies de Nuevo México, en EE UU, se ha podido mejorar tremendamente la calidad de estas imágenes.

Nubes calientes

Desde entonces han sido al menos media docena de distintos grupos los que han utilizado este instrumento para este propósito. Quizá los últimos hayan sido Lo y Claussen, que informan de sus resultados en la publicación británica Nature, con fecha 15 de diciembre último.Lo original en el artículo de Lo y Claussen es la interpretación que ellos hacen de su nueva imagen del CVL, junto con una reinterpretación de unos resultados, publicados en 1980, de Lacy y sus colaboradores (entre ellos el premio Nobel Charles Townes) de la universidad de Berkeley. Las observaciones experimentales estupendas de la línea espectral del neón ionizado del grupo de Berkeley habían mostrado que en el CVL hay unas nubes extremadamente calientes girando rápidamente (con velocidades de hasta 250 kilómetros por segundo). Lacy y sus amigos encontraron asimismo que había cierta ordenación espacial entre las distintas velocidades, y lo atribuyeron a algún tipo de rotación, pero no pudieron discernir los detalles finos de los movimientos. Desde entonces, Brown y sus colaboradores, y Ekers, otra vez, y sus colaboradores han postulado nuevos modelos en base a sus nuevas imágenes de radio (cada vez de mejor calidad). El último paso, por ahora, lo han dado hace unos días Lo y Claussen, quienes, con imágenes muy mejoradas -y, como siempre, repito, conseguidas en el ordenador y con cierta subjetividad inevitable en el tratamiento de los datos-, han reinterpretado a los autores anteriores rebatiendo o / y anulando sus modelos y proporcionando un modelo nuevo que aparentemente es consistente con sus resultados.

Según este nuevo modelo de Lo y Claussen, muy atrevido por cierto, alrededor de hace 100.000 años tuvo lugar en el CVL algún acontecimiento natural extraordinario que detuvo el proceso de formación de estrellas gigantes, y muy calientes, que estaba teniendo lugar, y que creó (no se sabe cómo, pero parece haber evidencia observacional de ello) una cavidad casi vacía de polvo y gas molecular -que son el caldo básico para el nacimiento de estrellas-, dejando en el centro de ella un cúmulo de estrellas, que ya para entonces se habían formado. Al borde de esta cavidad, y en el plano galáctico, los autores dicen encontrar evidencia de un anillo de materia densa, altamente ionizada, que emite radiación del tipo que los astrónomos llaman térmica (un poco confusamente, ya que la radiación es emitida por electrones acelerados en los campos eléctricos de los iones, si bien es verdad que tanto aquéllos como éstos existen en la zona por razones térmicas) y de radiación, también térmica, proviniente de dos filamentos perpendiculares al anillo, a lo largo de los cuales la materia está cayendo hacia el CVL.

El comienzo de la fascinación

Según estos autores, la materia cae hacia el centro, y no al revés. Es decir, se excluye que esta materia haya sido eyectada desde el centro. A ello sigue, en su artículo, un poco de especulación de si en el centro del cúmulo de estrellas se ha empezado ya a formar un agujero negro o no. Sin embargo, aquí no acaba la historieta (aunque sí el artículo de Lo y Claussen), sino que más bien es aquí donde empieza la fascinación del CVL.Nuestro colega Lo sabe, por ser un gran especialista en el tema, que en el CVL hay todavía algo mucho más compacto, mucho más pequeño, unas 1.000 veces más pequeño que los tamaños de los que hasta ahora hablábamos. Esta nueva región, extraordinariamente pequeña para las escalas cósmicas, es del tamaño del sistema solar. En ella, electrones con velocidades relativistas deben moverse helicoidalmente en campos magnéticos, emitiendo así un tipo de radiación especial, no térmica, cuyas características son bien conocidas para los físicos: la radiación sincrotrón. Los astrónomos encuentran este tipo de radiación, además de en nuestra Vía Láctea, en los restos de explosiones supernova, en los núcleos de galaxias cercanas y en los quásares, objetos estos últimos increíblemente energéticos que nos envían esta marca de identidad desde los confines mismos del universo accesible para el hombre, que los estudia utilizando técnicas modernas de interferometría, como VLBI, cuyos radiotelescopios -que graban los datos sincronizados en tiempo mejor que al nanosegundo, o milmillonésima parte del segundo- están situados habitualmente en distintos continentes. Desgraciadamente para la aplicación de esta técnica al estudio del CVL, éste aparece sólo unas breves horas sobre los horizontes europeo y norteamericano, ya que su posición en la bóveda celeste corresponde al hemisferio sur, donde el uso de la técnica de VLBI no está muy desarrollado.

Una región diminuta

A pesar de los obstáculos presentes (que desaparecerían llevando un radiotelescopio al espacio), la región compacta en el CVL ha sido estudiada con detalle. Así, en 1977, Kellermann y sus colaboradores informaron que habían detectado dentro de esta región pequeñísima dos componentes, una de ellas todavía unas 20 veces más pequeña que la otra. Repetidos intentos por otros grupos de investigación (entre ellos el de Lo) para confirmar esta información han fracasado. Tal confirmación sería de fundamental importancia, ya que pocas cosas, además de un agujero negro, podrían emitir en una zona tan compacta con las características conocidas de la radiación.Recientemente, Lo nos informó de un nuevo fracaso, y quien escribe estas líneas y sus colaboradores también han fracasado este mismo año, a pesar de ser capaces de medir 40 veces más sensiblemente que el valor medido por Kellermann y sus colaboradores, gracias a utilizar por vez primera un nuevo equipo instrumental con el interferómetro Effelsberg (de la Max Planck, cerca de Bonn), en Robledo de Chavela (de la NASA, cerca de Madrid), el más sensible que hoy día existe.

¿Nunca existió tal componente, siendo su detección un error experimental, o es que la componente tiene una intensidad muy variable? Caben ambas alternativas. Consta esta vez que tanto la instrumentación de Lo como la nuestra -en muchos radiotelescopios del mundo la misma- funcionaban perfectamente, ya que ambos pudimos detectar la otra componente más gruesa y proporcionar la misma estimación de su tamaño. Lo encuentra, con un tipo de evidencia, que esta componente es alargada en la dirección perpendicular al plano de la Vía Láctea. Nosotros encontramos, con otro tipo de evidencia, el mismo resultado, aunque puede que nuestra componente tenga que ser en esa dirección algo más gruesa que la de Lo. Por si estos enigmas fueran pocos, ya en 1980 Brown y Lo informaron de variaciones de la intensidad de emisión en cuestión de días y meses.

Hay muchos enigmas y no se puede decir aún la última palabra. Todavía no se ha hecho más que comenzar a descifrar el contenido del corazón del centro de la Vía Láctea. La investigación de los próximos años, quizá con la contribución añadida del nuevo radiotelescopio germano-franco-español en el pico Veleta, en Granada, a punto ya, traerá novedades fascinantes.