De la tranquilidad al estallido, así despierta un agujero negro gigante

Este fue el caso del agujero negro situado en el corazón de SDSS1335+0728, una galaxia distante y situada a 300 millones de años luz en la constelación de Virgo que, tras permanecer inactivo durante décadas, se iluminó de repente y comenzó a producir destellos de luz de rayos X sin precedentes.

Los primeros signos de actividad surgieron a final de 2019, cuando la galaxia comenzó a brillar de forma inesperada. Tras varios años de estudio, los astrónomos llegaron a la conclusión de que si el agujero negro se estaba ‘encendiendo’ de repente, era porque entraba en una fase activa.

La brillante y compacta región central de la galaxia se clasifica ahora como un núcleo galáctico activo, apodado «Ansky».

«Cuando vimos por primera vez que Ansky se iluminaba en imágenes ópticas, activamos observaciones de seguimiento utilizando el telescopio espacial de rayos X Swift de la NASA, y comprobamos datos archivados del telescopio de rayos X eROSITA, pero en aquel momento no vimos ninguna evidencia de emisiones de rayos X», explica Paula Sánchez Sáez, investigadora del Observatorio Europeo Austral (Alemania) y líder del equipo que exploró la activación del agujero.

Después, en febrero de 2024, un equipo dirigido por Lorena Hernández-García, investigadora de la Universidad de Valparaíso, Chile, comenzó a ver ráfagas de rayos X procedentes de Ansky a intervalos casi regulares.

El raro acontecimiento ofreció a los astrónomos la oportunidad de observar el comportamiento de un agujero negro en tiempo real, un fenómeno que se conoce como erupción cuasiperiódica o QPE (erupciones de corta duración).

El primer QPE se descubrió en 2019, y desde entonces solo se han detectado unos cuantos más. «Aún no entendemos qué los causa. Estudiar Ansky nos ayudará a entender mejor los agujeros negros y cómo evolucionan», añade.

XMM-Newton desempeñó un papel fundamental en nuestro estudio, dado que es el único telescopio de rayos X lo suficientemente sensible como para detectar la luz de fondo de rayos X más tenue entre los estallidos.

Un comportamiento desconcertante

La gravedad de un agujero negro captura la materia que se acerca demasiado y puede desgarrarla.

La idea actual es que los QPE son causados por un objeto (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. Pero no hay pruebas de que Ansky haya destruido una estrella.

Las extraordinarias características de los estallidos recurrentes de Ansky llevaron al equipo de investigadores a considerar otras posibilidades como que el disco de acreción podría estar formado por gas capturado por el agujero negro desde su vecindad.

En este escenario, las erupciones de rayos X procederían de choques altamente energéticos en el disco, provocados por un pequeño objeto celeste que viaja a través y perturba el material en órbita, repetidamente.

«Las ráfagas de rayos X de Ansky son diez veces más largas y diez veces más luminosas que las que vemos en un QPE típico», apunta Joheen Chakraborty, miembro del equipo en el Instituto Tecnológico de Massachusetts (EE.UU.).

«Cada una de estas erupciones libera cien veces más energía de la que hemos visto en otros lugares. Las erupciones de Ansky también muestran la cadencia más larga jamás observada, de unos 4,5 días. Esto pone al límite nuestros modelos y desafía nuestras ideas actuales sobre cómo se están generando estos destellos de rayos X», detalla el investigador.

Observar la evolución de Ansky en tiempo real es una oportunidad sin precedentes para que los astrónomos aprendan más sobre los agujeros negros y los eventos energéticos que generan.

«Es crucial contar con estas observaciones de rayos X que complementarán los datos de ondas gravitacionales y nos ayudarán a resolver el desconcertante comportamiento de los agujeros negros masivos», asegura Erwan Quintin, astrónomo especialista en rayos X e investigador de la ESA.