La sonda japonesa Hitomi, un observatorio de rayos X, fue lanzada por la agencia espacial de su país, JAXA, el pasado febrero. La nave funcionó durante poco más de un mes antes de que se perdiera el contacto y se desintegrara.

El satélite Hitomi fue capaz de enviar una serie de datos luego de una observación del cúmulo de galaxias de Perseo (en la imagen) tomada durante tres días. Los científicos han descubierto que el gas en el centro del cúmulo es sorprendentemente tranquilo y puede hacer reconsiderar el papel que tiene en la formación de las galaxias.

Sin embargo, durante su corta vida, tuvo tiempo suficiente para echar un vistazo al cúmulo de Perseo, un enorme grupo de galaxias ligadas gravitacionalmente, situado a unos 240 millones de años luz de la Tierra. Y el tiempo de vida de Hitomi fue, en efecto, corto, pero productivo. La nave logró obtener nuevos datos sobre cómo los agujeros negros gigantes que acechan en el interior de las galaxias dan forma a las mismas actuando como una especie de «termostato». Esos resultados han sido dados a conocer este miércoles en la revista Nature.

El cúmulo de Perseo incluye no sólo la materia ordinaria que forma las galaxias, sino también una «atmósfera» de plasma caliente con una temperatura de decenas de millones de grados, así como un halo de materia oscura invisible.

Estudios anteriores, que se remontan a la década de los 60, han demostrado que cada una de las galaxias en el cúmulo -y de hecho la mayoría de las galaxias- probablemente contienen un agujero negro supermasivo en su centro, un objeto de 100 millones a más de 10.000 millones de veces más masivo que nuestro Sol.

«Estos agujeros negros gigantes se encuentran entre los generadores de energía más eficientes del Universo, cien veces más eficientes que un reactor nuclear», dice Brian McNamara, investigador del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad de Waterloo en Canadá. «La materia que cae en el agujero negro se desgarra, liberando enormes cantidades de energía en forma de partículas a alta velocidad y energía térmica».

La investigación arroja luz sobre el papel crucial que juega este plasma caliente en la evolución galáctica. Cuando los investigadores estudian la formación de la estructura del universo, se preguntan: ¿por qué no se enfría la mayor parte del gas y se forman las estrellas y galaxias? La respuesta parece ser que las burbujas creadas por explosiones de energía de los agujeros negros mantienen las temperaturas demasiado altas para que este tipo de estructuras cobren forma.

«Cada vez que un poco de gas cae en el agujero negro, se libera una enorme cantidad de energía -dice McNamara-, se crean estas burbujas, y las burbujas mantienen el plasma caliente. Eso es lo que evita que se conviertan en galaxias aún más grandes de lo que son ahora».

Debido a que el plasma es invisible a los ojos, y para los telescopios ópticos, no fue hasta la llegada de la astronomía de rayos X que la imagen completa empezó a surgir. A la luz visible, el cúmulo de Perseo parece contener muchas galaxias individuales, separadas por un espacio aparentemente vacío. En una imagen de rayos X, sin embargo, las galaxias individuales son invisibles, y la atmósfera de plasma, centrada en la galaxia más grande de la agrupación, conocida como NGC 1275, domina la escena.

La agencia espacial japonesa JAXA perdió contacto con su satélite ‘Hitomi’ (ilustración) el 26 de marzo. Se cree que fue destrozado luego de una maniobra planificada de antemano que salió mal.

A pesar de que el agujero negro en el centro de NGC 1275 tiene sólo una milésima parte de la masa de su galaxia anfitriona, y tiene un volumen mucho menor, parece tener una gran influencia en la forma en la que evolucionan la galaxia y la atmósfera de plasma caliente que la rodea. «Es como si un termostato de la naturaleza, que mantiene a estas galaxias de crecimiento. Si la galaxia intenta crecer demasiado rápido, la materia cae en el agujero negro, libera una enorme cantidad de energía, lo cual expulsa la materia y le impide la formación de nuevas estrellas».

Los datos de Hitomi, aunque limitados, son suficientes para que los astrónomos vuelvan a pensar en el papel del plasma en la evolución galáctica, según McNamara. «El plasma se puede pensar formando una enorme atmósfera que envuelve racimos enteros de galaxias Estas atmósferas calientes representan el fracaso del pasado. El fracaso del Universo para crear las galaxias más grandes», argumenta. «Pero también es la esperanza para el futuro. Esta es la materia prima para el crecimiento futuro de las galaxias, que es todo: estrellas, planetas, gente. Es la materia prima que en los próximos miles de millones de años va a hacer la próxima generación de soles y sistemas solares, y la rapidez con que esto sucede se rige por el agujero negro».

Las observaciones proporcionan a los investigadores, por primera vez, una medición directa de la velocidad turbulenta del plasma caliente. «Esta medida nos dice cómo la enorme energía liberada por los agujeros negros supermasivos regula el crecimiento de la galaxia y el propio agujero negro», dice McNamara.