A finales de esta semana, podremos ver nuestras primeras fotografías del horizonte de eventos de un agujero negro. Pero otros proyectos también están trabajando arduamente: ahora un equipo de astrónomos han logrado tomar la primera imagen directa del toroide polvoriento que rodea a un agujero negro supermasivo muy activo.

Algunas galaxias, llamadas apropiadamente radiogalaxias, contienen agujeros negros supermasivos altamente activos que son particularmente brillantes en longitudes de onda de radio. Tal agujero negro está rodeado por un disco de materia que cae en él, y alrededor de ese disco hay un gigantesco toroide de polvo en forma de rosquilla.

Los científicos han logrado capturar el toroide que se encuentra dentro de la radiogalaxia Cygnus A. Aunque Cygnus A está a unos 760-800 millones de años luz de distancia, es una de las fuentes de radio más brillantes del cielo.

Radiogalaxia y agujero negro supermasivo

En su centro se encuentra un agujero negro supermasivo equivalente a la masa de aproximadamente de 2.5 billones de soles, que acumulan activamente enormes cantidades de materia y disparan chorros relativistas de plasma de años luz en el espacio desde sus polos.

Estas características, el agujero negro supermasivo, el disco de acreción, los chorros relativistas, se combinan para formar una especie de «modelo unificado» del active galactic nucleus (AGN) (núcleo galáctico activo). Tales núcleos pueden verse radicalmente diferentes dependiendo del tipo de galaxia en que se encuentran. Los quásares, blazares, radiogalaxias y galaxias Seyfert todos tienen AGN extremadamente brillantes, pero tienen diferentes propiedades.

Estas diferencias podrían explicarse por un toroide polvoriento que oculta algunas características de la AGN en función de nuestro ángulo de visión del sistema.

Chris Carilli, astrofísico del National Radio Astronomy Observatory (NRAO), dijo en un comunicado:

El toroide es una parte esencial del fenómeno AGN, y existe evidencia de tales estructuras en AGN cercanas de menor luminosidad, pero nunca antes hemos visto directamente una en una radiogalaxia tan brillante. El toroide ayuda a explicar por qué los objetos conocidos con diferentes nombres en realidad son la misma cosa, solo observados desde una perspectiva diferente”.

Toroide a la vista

El AGN de ​​Cygnus A está, desde nuestra perspectiva, de lado, de modo que el toroide oculta el agujero negro. La galaxia también se encuentra aproximadamente 10 veces más cerca que cualquier otra galaxia con un brillo de radio comparable, por lo que el equipo de NRAO giró el interferómetro de radio Very Large Array (VLA) para intentar ver de cerca el toroide teorizado.

¡Y lo consiguieron! Esas observaciones revelaron un toroide de gas de unos 900 años luz de diámetro. Ese gas se distribuye en grupos, rodeando el agujero negro supermasivo en el corazón de Cygnus A.

El núcleo de Cygnus A es bastante sorprendente, en realidad. En 2016, se descubrió un segundo agujero negro supermasivo no muy lejos del centro, evidencia de que, en algún momento de su pasado no demasiado cósmicamente lejano, la galaxia colisionó con otra. El otro agujero negro supermasivo cobró vida una vez que se acercó lo suficiente al material para activarse.

Imagen directa de VLA, que muestra la región central de Cygnus A. Crédito: Carilli et al., NRAO / AUI / NSF

¿Los dos agujeros negros supermasivos se fusionarán algún día? Es posible.

Cygnus A también fue objeto de un estudio el año pasado que encontró que el toroide está limitado por campos magnéticos que lo mantienen en su lugar.

Otras observaciones podrían revelar aún más detalles sobre la dinámica del toroide y el papel que desempeña en el sistema AGN.

Los hallazgos de la investigación han sido publicados en The Astrophysical Journal Letters.