Es un poco un mito que los agujeros negros atraen todo. Gran parte de la materia que cae hacia el agujero negro en realidad es escupida, gracias a poderosos campos magnéticos que son capaces de levitar partículas cargadas fuera del disco de acreción de un agujero negro. y acelerarlos para alejarlos.
Durante mucho tiempo se supuso que este material fluía radialmente desde las proximidades del agujero negro, ya sea a través de un chorro penetrante colimado por campos magnéticos, o material levantado por los flujos de radiación que emanan del disco caliente. Sin embargo, siempre ha habido una pequeña paradoja en el corazón de esta teoría: si el entorno inmediato alrededor de los agujeros negros es experto en eliminar material del peligro, ¿cómo pueden los agujeros negros supermasivos alimentarse de suficiente materia para crecer hasta convertirse en sus gigantescas masas de millones o incluso miles de millones de veces masa de nuestro sol?
Ahora, las observaciones de la galaxia activa ESO320-G030, situada a 120 millones de años luz de distancia, pueden haber proporcionado la respuesta. Básicamente, se ha encontrado un vórtice magnético en espiral que gira alrededor de una agujero negro supermasivo en un lejano galaxiacreando condiciones que permitan agujero negro alimentarse vorazmente.
Utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) En Chile, los astrónomos dirigidos por Mark Gorski de la Universidad Northwestern (EE.UU.) detectaron gas de cianuro de hidrógeno expulsado por corrientes magnetohidrodinámicas, es decir, vientos magnéticos. El cianuro de hidrógeno no es particularmente importante per se, pero al representar el resto del gas molecular en el sistema, actúa como un sustituto que ALMA puede detectar.
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«Queríamos medir la luz de las moléculas transportadas por los vientos desde el núcleo de la galaxia, con la esperanza de rastrear cómo los vientos son lanzados por un agujero negro supermasivo en crecimiento, o que pronto estará en crecimiento», dijo Susanne Aalto de la Universidad Tecnológica de Chalmers en Suecia. que trabajó con Gorski en el estudio, en un declaración. «Utilizando ALMA pudimos estudiar la luz detrás de gruesas capas de polvo y gas».
ALMA pudo detectar un efecto Doppler en la emisión de radio submilimétrica del cianuro de hidrógeno, lo que permitió al equipo de Gorski rastrear el movimiento del gas. Descubrieron que era transportado por un viento magnético giratorio, a diferencia de las típicas salidas radiales que se esperan de los agujeros negros activos. Esto tiene un gran efecto en cómo se alimenta el agujero negro.
«En nuestras observaciones, vemos evidencia clara de un viento giratorio que ayuda a regular el crecimiento del agujero negro central de la galaxia», dijo Gorski.
A medida que la materia (gas y polvo) se acerca al agujero negro, primero se acumula en un disco de acreción giratorio que se entrelaza con campos magnéticos que se vuelven más intensos a medida que terminan. Por lo general, son capaces de levantar partículas cargadas fuera del disco y expulsarlas en un chorro enfocado y colimado magnéticamente. El disco también se calienta mucho, irradiando a millones de grados, y esta salida de radiación también puede alejar la materia del agujero negro.
Sin embargo, los vientos magnéticos giratorios son diferentes. «Podemos ver cómo los vientos forman una estructura en espiral, que sale del centro de la galaxia», dijo Aalto.
El trabajo de investigación de Gorski y Aalto describe el viento magnético como «espectacular». Esto se debe a que, si bien el viento de rotación puede levantar partículas cargadas fuera del disco, el viento también roba parte del momento angular del disco, porque también está girando. Esto hace que la rotación del disco de acreción se ralentice y, debido a que la materia ya no se mueve tan rápido como en el disco, la gravedad del agujero negro es capaz de atraer más materia a través del horizonte de sucesos. Esto permite que el agujero negro crezca más rápido de lo que lo haría de otra manera a medida que cae más materia en él.
Al permitir que caiga más materia en el agujero negro supermasivo, este viento magnético giratorio podría ser la clave para desbloquear cómo se enciende un AGN (un núcleo galáctico activo, que es un agujero negro supermasivo en un frenesí de alimentación), lo que incita a una galaxia a convertirse en un quásar en los casos más extremos.
«Ahora que sabemos qué buscar, el siguiente paso es descubrir qué tan común es este fenómeno», dijo Gorski. «Y si esta es una etapa por la que pasan todas las galaxias con agujeros negros supermasivos, ¿qué les sucederá después? No todas las preguntas sobre este proceso están respondidas».
La investigación fue publicada en abril en la revista. Astronomía y Astrofísica.