Los agujeros negros esquivos, esos lanzallamas gigantescos

Este año se ha anunciado el descubrimiento de un nuevo tipo de agujero negro gracias a observaciones hechas con el telescopio espacial de rayos X XMM-Newton, de la Agencia Europea del Espacio (ESA). Se trata de un agujero negro con una masa muy diferente a la de los conocidos hasta ahora: al menos 500 veces más que el Sol. Con esa masa es un caso intermedio entre los agujeros negros pequeños, que tienen una masa parecida a la del Sol, y los que se ven en el centro de muchas galaxias, incluida la nuestra, y que son ¡al menos un millón de veces más masivos!

A pesar de que su existencia se esperaba, nadie había encontrado pruebas fiables de la existencia de estos agujeros negros intermedios hasta que se dispuso de las observaciones de XMM-Newton. Es uno de los últimos hallazgos de este telescopio espacial europeo que ha llegado a los titulares de los medios.

Aunque lo más espectacular cuando se estudia el cielo sean las fotografías que se obtienen, lo que proporciona más información son los espectros

Otro gran resultado de XMM-Newton se obtuvo a mediados de 2006, cuando otros astrónomos encontraron uno de los cúmulos de galaxias más lejanos conocidos. Los cúmulos son grupos de galaxias que se mantienen unidas por su mutua atracción gravitatoria, y su estudio ayuda enormemente a entender cómo se ha formado el universo que conocemos.

La importancia de los espectros

Ambas noticias llamaron en su día la atención del público. Sin embargo, muy a menudo lo que realmente interesa a los astrónomos es algo que pasa inadvertido. El trabajo de los científicos, y de los astrónomos en particular, es la mayoría de las veces arduo, difícil, metódico, de pelearse con números, datos y programas de ordenador, de sentarse y pensar para entender el significado de lo observado. Por ejemplo, aunque lo más espectacular cuando se estudia el cielo sean las fotografías que se obtienen, lo que proporciona mayor información no son éstas -aunque sean muy útiles-, sino los espectros, mucho menos atractivos estéticamente.

Los espectros permiten identificar la composición química del objeto astronómico en cuestión, cómo se mueve, con qué velocidad y en qué dirección, su temperatura... en resumen, sus características físicas. De alguna manera, pasar de disponer de imágenes a disponer de espectros es como para la policía científica pasar de tener una fotografía de un acusado a disponer de su ADN. La fotografía es muy útil, el ADN es determinante.

Por eso XMM-Newton, diseñado para proporcionar los mejores espectros posibles en el rango de rayos X, nos desvela muchos de los misterios del universo más violento.

Sirvan como ejemplo de nuevo los cúmulos de galaxias y los agujeros negros. El espacio entre las galaxias que integran un cúmulo está lleno de una enorme cantidad de gas atrapado por aquellas, y muy caliente. Antes de XMM-Newton se pensaba que ese gas se debía enfriar lentamente según cae hacia el centro del cúmulo. La sorpresa fue que los espectros de los primeros cúmulos observados con XMM-Newton no revelaron muestra alguna de ese enfriamiento. ¿Por qué no? ¿Qué hace que el gas se mantenga caliente? Debe de haber alguna fuente calor.

La fuente de calor

Gracias a los espectros anteriores y a los estudios que les siguieron, ahora sabemos que la fuente de calor es el gigantesco agujero negro de la galaxia situada en el centro del cúmulo. Ese monstruo atrapa el gas de su entorno, que a su vez cae en remolino a velocidades vertiginosas. La rotación del agujero negro hace que se formen chorros de partículas aceleradas a velocidades altísimas, próximas a la de la luz. Los chorros escapan del agujero negro y de la galaxia misma, chocando con el gas del cúmulo, calentándolo, frenando su caída y provocando finalmente que el agujero negro se apague por falta de gas que devorar.

Podemos pensar en ese agujero negro como un lanzallamas gigantesco que funciona de forma cíclica: cuando se enciende sus llamas alcanzan distancias enormes, calientan el gas con el que se encuentran y lo frenan en su caída. Pero como este mismo gas es el combustible del lanzallamas, llega un momento en que se agota y la llama se apaga. Así el gas se enfría, y de nuevo vuelve a caer puesto que ya no lo frena nada. Entonces el lanzallamas otra vez tiene combustible y se inicia otro ciclo. La interacción entre el agujero negro y el gas del cúmulo conforman un mecanismo interactivo de retroalimentación, que regula el crecimiento del agujero negro y modela el interior del cúmulo.

Hemos resuelto un misterio más. Gracias al telescopio XMM-Newton de la ESA comprendemos ahora mejor cómo se ha formado el universo que conocemos a partir del Big-Bang, cómo se acelera el gas en las proximidades de los agujeros negros y cómo parte de este gas sale expulsado e interacciona con el medio. Sin embargo aún queda mucho por hacer, por entender y por descubrir. Confiamos en que a XMM-Newton le queden muchos años para seguir guiándonos en ese camino.

María Santos-Lleò es astrónoma de la Agencia Europea del Espacio (ESA)