Video - Astrónomos observan el despertar de un agujero negro masivo en tiempo real

A finales de 2019, la galaxia SDSS1335+0728, hasta entonces discreta, de repente comenzó a brillar más que nunca. Para entender por qué, los astrónomos utilizaron los datos de varios observatorios espaciales y terrestres, incluyendo el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral, para seguir las variaciones en la luminosidad de la galaxia. En un estudio publicado hoy, concluyen que están presenciando cambios nunca antes observados en una galaxia, probablemente debido al despertar repentino del agujero negro masivo que se encuentra en su centro.


"Imaginen que han estado observando una galaxia lejana durante años y siempre les ha parecido tranquila e inactiva", explica Paula Sánchez Sáez, astrónoma del ESO en Alemania y autora principal del estudio aceptado para su publicación en Astronomy & Astrophysics. "De repente, su núcleo comienza a mostrar cambios espectaculares en luminosidad, contrariamente a todos los eventos típicos que hemos visto antes".

Esto es lo que le pasó a SDSS1335+0728, que ahora está clasificada como un "núcleo galáctico activo" (AGN) - una región compacta y brillante impulsada por un agujero negro masivo - después de iluminarse de manera espectacular en diciembre de 2019 (1).

Algunos fenómenos, como las explosiones de supernova o las perturbaciones por marea - cuando una estrella se acerca demasiado a un agujero negro y es destrozada - pueden causar la iluminación repentina de las galaxias. Pero estas variaciones en la luminosidad generalmente solo duran unas decenas o, como máximo, unos cientos de días. SDSS1335+0728 sigue iluminándose hoy, más de cuatro años después de haber sido vista por primera vez "encendiéndose".

Además, las variaciones detectadas en la galaxia, ubicada a 300 millones de años luz en la constelación de Virgo, no se parecen a ninguna otra observada hasta ahora, lo que sugiere otra explicación.

El equipo intentó comprender estas variaciones en luminosidad combinando datos de archivo y nuevas observaciones de varias instalaciones, incluido el instrumento X-shooter del VLT del ESO en el desierto de Atacama en Chile (2). Al comparar los datos tomados antes y después de diciembre de 2019, encontraron que SDSS1335+0728 ahora emite mucha más luz en las longitudes de onda ultravioleta, óptica e infrarroja. La galaxia también comenzó a emitir rayos X en febrero de 2024. "Este comportamiento es sin precedentes", declara Paula Sánchez Sáez, quien también está afiliada al Instituto de Astrofísica del Milenio (MAS) en Chile.


"La opción más tangible para explicar este fenómeno es que estamos viendo cómo el [núcleo] de la galaxia comienza a mostrar (...) actividad", explica Lorena Hernández García, del MAS y de la Universidad de Valparaíso en Chile, coautora del estudio. "Si ese es el caso, sería la primera vez que vemos la activación de un agujero negro masivo en tiempo real".

Agujeros negros masivos - cuya masa es más de cien mil veces mayor que la de nuestro Sol - existen en el centro de la mayoría de las galaxias, incluida la Vía Láctea. "Estos monstruos gigantes suelen estar dormidos y no son directamente visibles", explica Claudio Ricci, de la Universidad Diego Portales, también en Chile. "En el caso de SDSS1335+0728, hemos podido observar el despertar del agujero negro masivo, que de repente comenzó a nutrirse del gas disponible en su entorno, volviéndose muy luminoso".

"Este proceso (...) nunca antes ha sido observado", declara Lorena Hernández García. Estudios anteriores habían señalado que galaxias inactivas se volvieron activas después de varios años, pero esta es la primera vez que el proceso en sí - el despertar del agujero negro - es observado en tiempo real. Claudio Ricci, quien también está afiliado al Instituto Kavli de Astronomía y Astrofísica de la Universidad de Pekín, en China, añade: "Esto es algo que también podría sucederle a nuestro propio Sgr A*, el agujero negro masivo (...) ubicado en el centro de nuestra galaxia", aunque no se sabe exactamente cuán probable es que esto ocurra.

Aun se necesitan observaciones complementarias para excluir otras explicaciones. También es posible que estemos presenciando una perturbación por marea inusualmente lenta, o incluso un nuevo fenómeno. Si efectivamente es una perturbación por marea, sería el evento más largo y débil jamás observado. "Independientemente de la naturaleza de las variaciones, [esta galaxia] proporciona información valiosa sobre cómo los agujeros negros crecen y evolucionan", explica Paola Sánchez Sáez. "Esperamos que instrumentos como [MUSE en el VLT, o los del futuro Extremely Large Telescope (ELT)] sean esenciales para entender [por qué la galaxia brilla]".

Notas:

(1) Las variaciones inusuales en la luminosidad de la galaxia SDSS1335+0728 fueron detectadas por el telescopio Zwicky Transient Facility (ZTF) en Estados Unidos. Luego, el grupo dirigido por el equipo chileno Automatic Learning for Rapid Event Classification (ALeRCE) clasificó SDSS1335+0728 como un núcleo activo de galaxia.

(2) El equipo recogió datos de archivo provenientes de WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) y GALEX (Galaxy Evolution Explorer) de la NASA, el Two Micron All Sky Survey (2MASS), el Sloan Digital Sky Survey (SDSS) y el instrumento eROSITA en el observatorio espacial Spektr-RG de IKI y DLR. Además del VLT del ESO, se realizaron observaciones complementarias con el Southern Astrophysical Research Telescope (SOAR), el W. M. Keck Observatory y el Neil Gehrels Swift Observatory, así como el Chandra X-ray Observatory de la NASA.