Observan cómo se alimenta el agujero negro de Andrómeda

El largo camino para alimentar el agujero negro de Andrómeda: desde 6500 años luz hasta su entrada. La imagen muestra la majestuosidad de la galaxia de Andrómeda con sus numerosos brazos en espiral, repletos de millones de estrellas. En el centro de todo el sistema se encuentra el agujero negro (pequeño recuadro en la imagen). A continuación se muestra una ampliación de este recuadro. En él se aprecian unos trazos largos y estrechos que se dirigen hacia el centro. Se trata de filamentos de polvo y gas que son arrastrados hacia el agujero negro. Un acercamiento mayor a la región (imagen de la derecha) muestra los filamentos orientados con precisión hacia la ubicación del agujero negro. Crédito: Telescopio espacial Spitzer

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Un equipo científico internacional, liderado por la Universidad Observatorio de Munich y el Instituto de Astrofísica de Canarias, obtiene una visualización directa del proceso de alimentación del agujero negro central de la galaxia de Andrómeda. El estudio revela la existencia de largas estructuras filamentosas de polvo y gas que circulan en espiral desde el exterior del agujero negro hasta su centro. Los resultados, que se publican en la revista The Astrophysical Journal, han sido obtenidos gracias a imágenes de los telescopios espaciales Hubble y Spitzer.

La galaxia de Andrómeda, visible a simple vista, es una de las más cercanas a la Vía Láctea. En su centro alberga un agujero negro supermasivo, con más de 100 millones la masa de nuestro Sol. Sin embargo, este agujero negro, así como el del centro de nuestra galaxia, denominado Sagitario A*, son los de menor actividad conocidos, ya que emiten poca radiación. 

La actividad de un agujero negro depende de la manera en que se alimenta, es decir, de cómo la materia entrante se aproxima a su centro. En el caso de la Vía Láctea, es difícil rastrear esta actividad debido a nuestra posición cercana al plano de la galaxia, donde el oscurecimiento por polvo es muy alto y está densamente poblado de estrellas; no ocurre lo mismo en Andrómeda, donde es posible observar su agujero negro central con menos impedimentos.

Ahora, utilizando observaciones combinadas del telescopio espacial Hubble y del telescopio espacial Spitzer, un equipo científico liderado por el grupo Computational Astrophysics de la Universidad Observatorio de Munich (USM) y el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha podido estudiar cómo el agujero negro central de la galaxia de Andrómeda está siendo cuidadosamente alimentado. 

“Los agujeros negros son ansiosos devoradores de comida y, aun así, delicados – explica Christian Alig, investigador del USM y primer autor del artículo­–. Cuando se les alimenta lenta y progresivamente, no dejan señales de su comida; sin embargo, cuando la alimentación es forzada y excesiva, su reacción es violenta y agresiva”.

Filamentos de materia y trayectorias en espiral

Gracias a los dos potentes telescopios espaciales, el equipo ha descubierto que la alimentación del agujero negro central de la galaxia de Andrómeda se produce a través de largos filamentos de polvo y gas situados lejos del núcleo de la galaxia. “Estos filamentos se adentran progresivamente y en espiral en el agujero negro, similar a como el agua se precipita por un sumidero”, explica Almudena Prieto, investigadora del IAC y coautora del estudio.

Simulación del proceso de acreción del agujero negro de Andrómeda
Con potentes ordenadores se ha podido simular el trayecto y el paradero de este material a través del tiempo y el espacio. La imagen muestra instantáneas del recorrido a través del tiempo (indicado en los paneles superiores en unidades de millones de años), aumentando de izquierda a derecha. La red de caminos, o filamentos (trazos de color en cada imagen), parece complicarse a medida que se acercan al centro de la galaxia. Sin embargo, el movimiento es ordenado y progresivo, con los filamentos girando lentamente en espiral hacia el agujero negro. El viaje dura más de 100 millones de años.

Si bien el Hubble es capaz de ver el oscurecimiento producido por el polvo de los filamentos en luz visible, el telescopio Spitzer distingue los mismos filamentos de polvo, pero en el rango infrarrojo. De esta manera, la observación conjunta con ambos telescopios ha podido revelar una visión completa del proceso de acreción del material que está alrededor del agujero negro. Debido a la proximidad de la galaxia de Andrómeda, las observaciones de Spitzer de su núcleo son las más detalladas que se han obtenido con este telescopio hasta la fecha, y tienen un nivel de precisión comparable al alcanzado por el telescopio Hubble.

Este estudio forma parte del proyecto PARSEC que tiene como objetivo investigar, en múltiples longitudes de onda, el núcleo de las galaxias más cercanas y los procesos de acreción de los agujeros negros. Liderado por el IAC, el proyecto lo forman cerca de 50 miembros de instituciones de un gran número de países.

Artículo: C. Alig, A. Prieto et al. “The Accretion Mode in Sub-Eddington Supermassive Black Holes: Getting into the Central Parsecs of Andromeda”. 2023 ApJ 953 109. DOI: 10.3847/1538-4357/ace2c3

Contacto en el IAC:
Almudena Prieto, almudena.prieto [at] iac.es

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