La mayor nitidez del radiotelescopio ALMA abre las puertas del universo frío

Los astrónomos han comenzado a usar, por primera vez, la mayor separación posible entre las 66 antenas del radio telescopio ALMA, ubicado en el árido desierto de Atacama, en el norte de Chile, manteniéndolas a una distancia de 15 kilómetros entre sí. ¿El resultado? La mayor nitidez alcanzable con este observatorio capaz de investigar el universo frío, aquel que, a diferencia de estrellas y galaxias, no podemos ver con los telescopios convencionales.

Científicos del Instituto de Astrofísica de la Pontificia Universidad Católica (IA-PUC) y del Centro de Astrofísica y Tecnologías Afines (CATA), en Chile, han logrado con la nueva configuración obtener la imagen más nítida del gas frío ubicado la región central de un choque de galaxias, un gas que alimenta simultáneamente a dos monstruosos agujeros negros supermasivos a 360 millones años luz de nuestro planeta.

Se trata de dos galaxias –algunos expertos hablan de que serían tres- que se encuentran en proceso de colisión en la constelación de Ofiuco, dando origen a una nueva galaxia conocida como NGC 6240. Este proceso es un adelanto de lo que ocurrirá en nuestra propia Vía Láctea cuando se fusione con la vecina Andrómeda, en unos 5.000 millones de años de distancia. De ahí el interés por pasa en este sistema, donde el comportamiento de los agujeros negros es diferente al que había sido predicho desde hace un par de décadas, cuando se comenzó a observar esta formación.

Visión poderosa

Una técnica conocida como “interferometría”, similar a la que se utilizó para obtener la primera imagen del evento de horizonte de un agujero negro en 2019, es la que está permitiendo realizar todos estos hallazgos. La diferencia es que, en el caso del primer agujero negro fotografiado, se utilizaron observatorios en diversos lugares del mundo, con una separación no de decenas, sino de miles de kilómetros.

Ezequiel Treister, astrónomo IA-PUC que lideró la investigación, lo explica: “Sabíamos que utilizar esta técnica abriría la puerta a un universo de nuevos descubrimientos en astronomía. Cuando se combina la luz de más de un receptor, como es el caso de ALMA con 66 antenas, mayor separación entre ellos equivale a mayor nitidez”.

Para tener una idea, podemos comparar esta configuración de antenas con la apertura del espejo en un telescopio convencional como el Hubble. En estos telescopios ópticos, la apertura del espejo, o su diámetro, es la que define el detalle de las imágenes que se obtienen: cuanto más grande sea la apertura, mayor detalle. “La configuración en ALMA tenía antenas con una distancia máxima de 15 kilómetros. Eso permite obtener un detalle de imagen igual al que se conseguiría si tuviéramos un telescopio entero de 15 kilómetros de tamaño/apertura”, explica Hugo Messias, astrónomo de ALMA que participó de la investigación.

Ezequiel Treister cuenta que el trabajo comenzó en 2015, después de una reunión de astrónomos en el Instituto Tecnológico de California, Caltech, donde junto a otros colegas comenzaron a planear propuestas para ALMA. “Las observaciones recién se pudieron realizar en septiembre de 2017. No era fácil hacer coincidir la configuración correcta de las antenas con las condiciones climáticas adecuadas. Y después vino el análisis de los datos. Fueron dos años de intenso trabajo, codo con codo con expertos colaboradores de todas partes del mundo”, relata el astrónomo.

A comienzos del pasado enero, desde las remotas islas de Hawái, donde se desarrollaba la reunión número 235 de la sociedad astronómica estadounidense, se dieron a conocer los resultados de esta investigación, que arroja luces sobre el destino que correrá nuestra propia galaxia.

Turbulenta colisión

Un misterio que se pudo resolver fue el que existía en torno al tamaño de los agujeros negros. “Se pensaba que eran demasiado masivos en proporción a sus galaxias, ya que, al medir sus masas, era imposible separarlos de otro material en la región central, como gas y estrellas”, explica Treister. La investigación pudo medir directamente las masas de los agujeros, concluyendo que corresponden a entre 500 y 1.000 millones de veces la del Sol, unas 100 veces más grande que el que encontramos en el centro de la Vía Láctea, pero proporcionales a lo que se espera para el tamaño de sus galaxias.

También se pudo entender la configuración del gas que se ubica entre los dos agujeros negros: forman una especie de filamento de gas molecular que los une a una distancia similar a la de la Tierra con Próxima Centauri, (la estrella más cercana a nuestro planeta ubicada a cuatro años luz). “Lo que descubrimos sin duda nos sorprendió. En vez del disco rotante predicho hace 20 años, ahora veíamos claramente un filamento de gas uniendo los dos agujeros negros. Esta estructura parece estar estática, pero no lo está”, agrega Franz Bauer, astrónomo del Instituto de Astrofísica de la Universidad Católica que también participó de la investigación.

“Sabíamos que utilizar esta técnica abriría la puerta a un universo de nuevos descubrimientos en astronomía"

Estos revolucionarios datos nos indican que la mayor parte del gas detectado se localiza en la región entre los dos agujeros negros y que hay tal cantidad que equivaldría a 10.000 millones de masas solares o unas 15 veces más que todo el gas que encontramos en la Vía Láctea. Parte de este gas es expulsado por intensos vientos a velocidades de alrededor de 500 kilómetros por segundo o más. “Pensamos que, eventualmente, gran parte del gas será expulsado de la región central de la galaxia, mientras que una fracción relativamente pequeña caerá al interior del agujero negro, alimentándolo”, dice Franz Bauer.

A futuro, el potencial de esta técnica de observación es enorme. Una buena parte de las regiones del espacio que no hemos podido ver hasta ahora se hallan “ocultas”, debido al polvo existente en las regiones centrales de las galaxias: este absorbe la luz óptica, lo que explica por qué al observar hacia el centro de la galaxia se aprecia mayormente oscuridad. Una auténtica pared de polvo que hemos aprendido a atravesar y que comienza, de a poco, develar todos sus secretos.