El telescopio James Webb revela un espectáculo alucinante de luces desde el agujero negro central de la Vía Láctea

Gracias al telescopio espacial James Webb de la NASA, un equipo de astrofísicos ha logrado obtener la visión más larga y detallada hasta el momento del “vacío” que se esconde en el centro de nuestra galaxia.

Descubrieron que el disco giratorio de gas y polvo (o disco de acreción) que orbita el agujero negro supermasivo central, llamado Sagitario A*, emite un flujo constante de llamaradas sin períodos de descanso. El nivel de actividad se produce en un amplio intervalo de tiempo, desde breves interludios hasta largos períodos. Mientras que algunas llamaradas son destellos débiles que duran apenas unos segundos, otras son erupciones cegadoras y brillantes que se producen a diario. También hay cambios aún más débiles que surgen a lo largo de meses.

Los nuevos hallazgos podrían ayudar a los físicos a comprender mejor la naturaleza fundamental de los agujeros negros, cómo se alimentan de su entorno circundante y la dinámica y evolución de nuestra propia galaxia.

El estudio se publicó en la edición del 18 de febrero de 2025 de The Astrophysical Journal Letters.

“En nuestros datos, vimos un brillo en constante cambio y efervescencia”, dijo Farhad Yusef-Zadeh, de la Universidad Northwestern en Illinois, quien dirigió el estudio. “Y entonces, ¡boom!, de repente, apareció una gran explosión de brillo. Luego, se calmó de nuevo. No pudimos encontrar un patrón en esta actividad. Parece ser aleatoria. El perfil de actividad de este agujero negro era nuevo y emocionante cada vez que lo mirábamos”.

Disco en llamas alrededor del agujero negro de la Vía Láctea (concepto artístico)

En la ilustración de arriba, un gran círculo negro que representa un agujero negro ocupa el tercio derecho del marco. Por encima y por debajo de él se extienden rayas anaranjadas gruesas y grumosas que, en esencia, lo rodean. El arco superior se extiende hasta la parte inferior izquierda y luego se curva frente al agujero negro para formar un disco inclinado hacia el observador. Cerca del borde interior del disco, varios puntos blancos brillantes tienen filamentos azules que se enroscan sobre ellos y representan llamaradas. Las palabras “Concepto del artista” aparecen en gris en la esquina inferior izquierda.

Fuegos artificiales al azar

Para realizar el estudio, Yusef-Zadeh y su equipo utilizaron la cámara de infrarrojo cercano (NIRCam) del telescopio Webb para observar Sagitario A* durante un total de 48 horas en incrementos de 8 a 10 horas a lo largo de un año. Esto les permitió seguir cómo cambiaba el agujero negro con el tiempo.

Aunque el equipo esperaba ver llamaradas, Sagitario A* fue más activo de lo que habían previsto. Las observaciones revelaron fuegos artificiales continuos de distintos brillos y duraciones. El disco de acreción que rodea al agujero negro generó de cinco a seis grandes llamaradas por día y varias pequeñas subllamaradas o ráfagas entre ellas.

Dos procesos separados en juego

Aunque los astrofísicos aún no comprenden por completo los procesos que intervienen, Yusef-Zadeh sospecha que hay dos procesos distintos que son responsables de las breves y prolongadas ráfagas. Sostiene que pequeñas perturbaciones dentro del disco de acreción probablemente generen los débiles destellos. En concreto, las fluctuaciones turbulentas dentro del disco pueden comprimir el plasma (un gas caliente cargado eléctricamente) y provocar una ráfaga temporal de radiación. Yusef-Zadeh compara estos fenómenos con las erupciones solares.

“Es similar a cómo el campo magnético del Sol se acumula, se comprime y luego provoca una erupción solar”, explicó. “Por supuesto, los procesos son más dramáticos porque el entorno alrededor de un agujero negro es mucho más energético y mucho más extremo. Pero la superficie del Sol también burbujea de actividad”.

Yusef-Zadeh atribuye las grandes y brillantes llamaradas a eventos ocasionales de reconexión magnética, un proceso en el que dos campos magnéticos chocan y liberan energía en forma de partículas aceleradas. Estas partículas, que viajan a velocidades cercanas a la de la luz, emiten brillantes ráfagas de radiación.

“Un evento de reconexión magnética es como una chispa de electricidad estática, que, en cierto sentido, también es una 'reconexión eléctrica'”, dijo Yusef-Zadeh.

Doble 'visión'

Como la NIRCam del Webb puede observar dos longitudes de onda distintas al mismo tiempo (2,1 y 4,8 micrones en el caso de estas observaciones), Yusef-Zadeh y sus colaboradores pudieron comparar cómo cambiaba el brillo de las llamaradas con cada longitud de onda. Una vez más, los investigadores se llevaron una sorpresa: descubrieron que los eventos observados en la longitud de onda más corta cambiaban el brillo ligeramente antes que los eventos de longitud de onda más larga.

“Es la primera vez que vemos un retraso en las mediciones en estas longitudes de onda”, dijo Yusef-Zadeh. “Observamos estas longitudes de onda simultáneamente con NIRCam y notamos que la longitud de onda más larga se retrasa muy poco con respecto a la más corta, quizás entre unos pocos segundos y 40 segundos”.

Este retraso temporal proporcionó más pistas sobre los procesos físicos que ocurren alrededor del agujero negro. Una explicación es que las partículas pierden energía a lo largo de la llamarada, perdiendo energía más rápido en longitudes de onda más cortas que en longitudes de onda más largas. Tales cambios son esperables para partículas que giran en espiral alrededor de líneas de campo magnético.

En busca de una mirada ininterrumpida

Para explorar más a fondo estas cuestiones, Yusef-Zadeh y su equipo esperan utilizar Webb para observar Sagitario A* durante un período de tiempo más largo, como 24 horas ininterrumpidas, para ayudar a reducir el ruido y permitir a los investigadores ver detalles aún más finos.

“Cuando se observan llamaradas tan débiles, hay que competir con el ruido”, dijo Yusef-Zadeh. “Si podemos observar durante 24 horas, podemos reducir el ruido para ver características que antes no podíamos ver. Eso sería asombroso. También podemos ver si estas llamaradas se repiten o si son realmente aleatorias”.