Este agujero negro ha producido los rayos X más potentes jamás detectados

Son, al mismo tiempo, uno de los mayores misterios del universo y los objetos más poderosos del cosmos. Los agujeros negros son cruciales por su papel en la formación de las galaxias, su influencia en la evolución de las estrellas y su capacidad para proporcionar información sobre la física. Resultan ser una suerte de anclas gravitacionales para todo lo que está cerca de ellos y los científicos los utilizan como laboratorios para probar teorías sobre la gravedad y las leyes fundamentales del universo.

Aunque sabemos que los agujeros negros supermasivos (con millones de veces la masa de nuestro Sol) se esconden en el centro de la mayoría de las galaxias, su propia naturaleza dificulta su detección y estudio. A diferencia de la idea popular de que los agujeros negros devoran materia constantemente, estos monstruos gravitacionales pueden pasar largos periodos en una fase latente e inactiva.

Esto es precisamente lo que ocurrió con el agujero negro en el corazón de SDSS1335+0728, una galaxia distante y poco destacable a 300 millones de años luz de distancia. Tras décadas de inactividad, se iluminó repentinamente y recientemente comenzó a producir destellos de rayos X sin precedentes.

Los primeros signos de actividad aparecieron a finales de 2019, cuando la galaxia comenzó a brillar inesperadamente, atrayendo la atención de los astrónomos. Tras estudiarla durante varios años, concluyeron que los inusuales cambios observados probablemente se debieron a que el agujero negro se había activado repentinamente. La región central, brillante y compacta de la galaxia, se clasifica ahora como un núcleo galáctico activo, apodado «Ansky».

“Cuando vimos por primera vez la iluminación de Ansky en imágenes ópticas – explica Paula Sánchez Sáez, del Observatorio Europeo Austral y líder del equipo que exploró por primera vez la activación del agujero negro, en un comunicado -, iniciamos observaciones de seguimiento con el telescopio espacial de rayos X Swift de la NASA y revisamos datos archivados del telescopio de rayos X eROSITA, pero en ese momento no observamos ninguna evidencia de emisiones de rayos X”.

En febrero de 2024, un equipo dirigido por Lorena Hernández-García, de la Universidad de Valparaíso (Chile), comenzó a observar ráfagas de rayos X provenientes de Ansky a intervalos casi regulares. Este inusual evento brinda a los astrónomos la oportunidad de observar el comportamiento de un agujero negro en tiempo real, utilizando los telescopios espaciales de rayos X XMM-Newton y NICER, Chandra y Swift de la NASA. Este fenómeno se conoce como erupción cuasiperiódica o ECP. Las ECP son erupciones de corta duración. Y esta es la primera vez que se observa un evento de este tipo en un agujero negro que parece estar despertando.

El primer episodio de ECP se descubrió en 2019, y desde entonces solo hemos detectado unos pocos más. Aún no entendemos qué los causa. Estudiar Ansky ayudará a comprender mejor los agujeros negros, su evolución y calcular cuánta energía libera cuando se ilumina.

La gravedad de un agujero negro captura la materia que se acerca demasiado y puede desgarrarlo. La materia de una estrella capturada, por ejemplo, se dispersaría en un disco caliente, brillante y de rápida rotación llamado disco de acreción. Actualmente, se cree que las explosiones son causadas por un objeto (que podría ser una estrella o un pequeño agujero negro) que interactúa con este disco de acreción y se han relacionado con la destrucción de una estrella. Sin embargo, no hay evidencia de que Ansky haya destruido una estrella.

Esto llevó a los expertos a considerar otras posibilidades. El disco de acreción podría estar formado por gas capturado por el agujero negro de su vecindad, y no por una estrella. En este escenario, las erupciones de rayos X provendrían de choques altamente energéticos en el disco, provocados por un pequeño objeto celeste que atraviesa y perturba repetidamente el material en órbita.

“Las explosiones de rayos X de Ansky son diez veces más largas y diez veces más luminosas que las que observamos en un evento como este -añade Joheen Chakraborty, del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) -. Cada una de estas erupciones libera cien veces más energía que la observada en otros lugares. Las erupciones de Ansky también muestran la cadencia más larga jamás observada, de aproximadamente 4,5 días. Esto pone a prueba nuestros modelos y desafía nuestras ideas existentes sobre cómo se generan estos destellos de rayos X”.

Los resultados se han publicado en Nature.