Sagitario A*: ¿de dónde procede el "alimento" del agujero negro de la Vía Láctea?

El agujero negro supermasivo Sagitario A*, que se encuentra en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, tiene una masa equivalente a unos cuatro millones de soles.

Lo sorprendente de este agujero negro es que, aunque ha crecido enormemente a lo largo de su existencia hasta convertirse en supermasivo, ahora está relativamente tranquilo.

En otras palabras, según las observaciones, parece relativamente "sin apetito" o, incluso podríamos decir, que su hambre es moderada, a diferencia de otros agujeros negros, como los núcleos galácticos activos, que destacan por su "voracidad".

Mucho menos tranquilo, sin embargo, es el entorno que rodea a este agujero negro, rico en estrellas, gas ionizado, polvo y nubes de gas, todo lo cual constituirá el futuro alimento del agujero negro, movido caóticamente por su atracción gravitatoria.

Un nuevo estudio sugiere que parte de este "alimento cósmico" que Sagitario A* consume plácidamente podría provenir de los vientos de una estrella binaria masiva: IRS 16SW.

IRS 16SW, una posible fábrica de cúmulos de gas

En los últimos años, los astrónomos han detectado una serie de pequeñas y compactas nubes de gas, denominadas nubes G, en las proximidades de Sagitario A*. Estas nubes parecen compartir la misma órbita y, por lo tanto, pertenecen al mismo flujo, el llamado flujo G1-2-3. Según los astrónomos del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics, autores del estudio mencionado, sus trayectorias similares sugieren un origen común.

El principal candidato para generar estas nubes de gas compactas es IRS 16SW, un sistema binario masivo que orbita Sgr A*. Las dos estrellas producen vientos estelares muy potentes, expulsando corrientes de gas a alta velocidad de sus atmósferas. Estas interactúan entre sí y con el medio circundante, generando cúmulos de gas más densos (nubes G) que, tras escapar de la atracción gravitatoria del par de estrellas, pueden desplazarse hacia el agujero negro.

Los resultados, basados en observaciones infrarrojas de alta resolución y simulaciones numéricas, fueron presentados por un equipo liderado por el astrónomo Gillessen en la revista Astronomy & Astrophysics. El estudio combina observaciones infrarrojas de alta resolución y simulaciones numéricas para reconstruir el origen dinámico de las nubes G.

¿Por qué el gas no cae inmediatamente en el agujero negro?

El proceso mediante el cual la estrella binaria IRS 16SW "alimenta" a Sagitario A* con sus nubes de gas es particularmente complicado, al igual que el complejo entorno que se crea en las proximidades de un agujero negro.

El centro galáctico, donde reside el agujero negro, es un entorno caótico, rico en estrellas masivas, nubes moleculares, filamentos ionizados e intensos campos gravitatorios que modifican continuamente sus órbitas. Las nubes producidas por los vientos estelares que emanan del sistema binario no necesariamente caen directamente en el agujero negro. Más bien, según las simulaciones, pueden estirarse por las fuerzas de marea gravitatorias y perder energía orbital gradualmente, sobreviviendo durante períodos relativamente largos antes de caer en él.

Este estudio reciente sugiere que Sagitario A* podría alimentarse no solo mediante eventos dramáticos, como la destrucción de una estrella, sino también mediante este reabastecimiento más discreto e intermitente. Según las simulaciones, para mantener la actividad actual de Sagitario A*, que hemos descrito como relativamente "insensible", la afluencia de aproximadamente una masa de gas terrestre por década podría ser suficiente.

Las observaciones y simulaciones infrarrojas realizadas por el equipo del Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics también están respaldadas por observaciones independientes del JWST, que muestran a Sgr A* en un estado de reposo, pero inmerso en una región rica en estructuras de gas y polvo ionizados que se mueven rápidamente.

Un laboratorio para comprender los agujeros negros y las galaxias.

A partir de este y otros numerosos estudios, nuestro agujero negro supermasivo no parece estar aislado, sino inserto en una especie de ecosistema donde las estrellas, al evolucionar y expulsar gas y polvo a través de sus vientos estelares, alimentan el agujero negro. Este, a su vez, y gracias a su atracción gravitatoria, controla la dinámica tanto de las estrellas como de estas nubes o cúmulos de gas.

En este escenario, IRS 16SW podría considerarse un laboratorio de astrofísica donde podemos estudiar y comprender cómo un agujero negro aparentemente silencioso continúa alimentándose lentamente. Futuras observaciones con instrumentos como GRAVITY+, ERIS, ALMA y el Telescopio Extremadamente Grande permitirán seguir mejor las órbitas de los cúmulos, medir su composición, densidad y velocidad, y determinar cuánto material llega realmente a las regiones más internas.

Referencia de la noticia

“The gas streamer G1–2–3 in the Galactic center” Gillessen, S. et al. Astronomy & Astrophysics, 707, A79.