Agujero negro supermasivo experimenta atenuación drástica en tiempo récord cósmico
Un equipo científico internacional, con destacada participación de investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y del Gran Telescopio Canarias (GTC), ha documentado un cambio extraordinario en el comportamiento de un agujero negro supermasivo situado a aproximadamente 10.000 millones de años luz de distancia. Este objeto cósmico redujo su brillo hasta alcanzar apenas una vigésima parte de su luminosidad anterior en tan solo dos décadas, un intervalo temporal sorprendentemente breve en escalas astronómicas.
Colaboración internacional revela fenómeno excepcional
El descubrimiento se realizó en el marco de un proyecto de observación colaborativo que integra el telescopio Subaru de Japón y el GTC del Observatorio del Roque de los Muchachos en La Palma, junto con contribuciones de numerosos observatorios distribuidos por todo el mundo. Al combinar estudios de gran campo del cielo con observaciones de seguimiento detalladas, el equipo logró reconstruir la evolución temporal de la actividad de este distante agujero negro.
En el centro de muchas galaxias se encuentran agujeros negros supermasivos con masas que superan millones o incluso miles de millones de veces la del Sol. Cuando grandes cantidades de gas caen hacia estos objetos, el material forma un disco caliente en rotación que brilla intensamente a través del Universo, creando lo que se conoce como núcleos galácticos activos.
Desafiando décadas de conocimiento astronómico
Durante décadas, la comunidad científica creyó que estas fases activas duraban cientos de miles o incluso millones de años, periodos demasiado extensos para observar cambios significativos durante una vida humana. Las nuevas observaciones cuestionan directamente esta visión establecida.
"Es como si un potente motor cósmico empezara de repente a quedarse sin combustible", explica Tomoki Morokuma, investigador del Instituto Tecnológico de Chiba en Japón y líder del estudio. "Vemos pruebas sólidas de que el flujo de gas que alimenta al agujero negro se redujo muy rápidamente".
No es simplemente un juego de luces
Los agujeros negros activos suelen presentar pequeñas fluctuaciones en su brillo, y algunos sistemas dominados por potentes chorros pueden variar drásticamente en períodos cortos. Sin embargo, las nuevas observaciones revelan un fenómeno fundamentalmente diferente.
Utilizando datos que abarcan desde la luz óptica e infrarroja hasta observaciones de radio y rayos X, el equipo descubrió que el oscurecimiento no puede explicarse por el polvo que bloquea temporalmente la visión ni por cambios en la emisión de los chorros. En cambio, las pruebas indican que el propio disco de acreción, la estructura en la que el gas gira en espiral hacia el interior antes de caer en el agujero negro, se debilitó significativamente.
El equipo estima que la velocidad a la que la materia fluía hacia el agujero negro podría haber disminuido hasta cincuenta veces en tan solo unos pocos años en el propio marco de referencia del objeto. Un cambio intrínseco tan rápido sugiere una interrupción importante en el suministro de gas que llega al centro de la galaxia.
Una colaboración a escala mundial
Para detectar este fenómeno excepcional fue necesario comparar observaciones separadas por décadas. Las imágenes de gran campo obtenidas con el telescopio Subaru permitieron al equipo identificar por primera vez este objeto inusual al contrastar datos recientes con observaciones anteriores, incluyendo las del Sloan Digital Sky Survey.
Las observaciones de seguimiento realizadas con el GTC, el telescopio óptico e infrarrojo más grande del mundo, proporcionaron mediciones cruciales necesarias para comprender cómo estaba evolucionando el entorno del agujero negro.
"Los datos de las observaciones infrarrojas del GTC fueron fundamentales para demostrar que todo el motor central se estaba desvaneciendo, no solo una parte", afirma Nieves Castro Rodríguez, astrónoma del GTC y coautora del artículo.
Cambiando paradigmas en la astrofísica
Con las capacidades técnicas complementarias de varios observatorios, el equipo reconstruyó la historia a largo plazo del sistema y descartó otras posibles explicaciones. "Este descubrimiento demuestra que solo mediante la cooperación internacional entre observatorios podemos captar fenómenos cósmicos excepcionales que, de otro modo, pasarían completamente desapercibidos", afirma Josefa Becerra González, investigadora del IAC y coautora del artículo.
En los últimos años, se ha comenzado a descubrir que algunos agujeros negros activos pueden sufrir transformaciones sorprendentemente rápidas. Estudios anteriores han revelado cambios drásticos en galaxias activas cercanas, lo que sugiere que el crecimiento de los agujeros negros supermasivos podría ser mucho más dinámico de lo que se creía.
"Solíamos pensar que los agujeros negros supermasivos solo cambiaban a lo largo de escalas de tiempo extremadamente largas", afirma José Acosta Pulido, investigador del IAC y coautor del artículo. "Pero este descubrimiento, junto con algunos hallazgos previos sobre los muy pocos núcleos galácticos activos que cambian de aspecto, sugiere que algunos de ellos pueden alternar entre estados activos y tranquilos en tan solo unos pocos años".
El futuro de la observación astronómica
Las observaciones de campo amplio, que capturan vastas áreas del cielo de una sola vez, se han convertido en un enfoque fundamental de la astronomía óptica moderna. Este estudio demuestra cómo la combinación de datos de diferentes épocas y longitudes de onda puede revelar cambios a largo plazo en los núcleos galácticos que, de otro modo, permanecerían ocultos.
Con instrumentos como la Hyper Suprime-Cam de Subaru y futuros estudios de alta sensibilidad como el Observatorio Vera C. Rubin (LSST), Euclid y el Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA, se espera descubrir muchos más núcleos galácticos activos en estados de baja actividad o incluso 'apagados'.
Los estudios estadísticos de dichos objetos ayudarán a revelar las condiciones físicas en las que se detiene o se reanuda el suministro de gas a los agujeros negros supermasivos, ofreciendo una nueva perspectiva sobre cómo crecen estos gigantes cósmicos e influyen en sus galaxias anfitrionas.
Retos teóricos y nuevas perspectivas
Al mismo tiempo, la elaboración de nuevos modelos teóricos capaces de explicar los rápidos cambios observados en este estudio sigue siendo un reto importante para los astrofísicos. Toshihiro Kawaguchi, de la Universidad de Toyama, quien contribuyó principalmente a la interpretación teórica, explica que "este objeto muestra cambios demasiado rápidos como para ser explicados por los modelos estándar, y servirá de referencia a la hora de elaborar nuevos marcos teóricos".
Por ello, indica, "investigaremos qué condiciones físicas pueden reproducir los datos observados". Cada nuevo descubrimiento acerca a los científicos a responder una de las preguntas fundamentales de la astronomía moderna: cómo crecen los agujeros negros más grandes del Universo y cómo se detienen.
