James Webb posiblemente descubrió un monstruo oculto en la galaxia M83

Una de las virtudes revolucionarias del Telescopio Espacial James Webb (JWST) es su capacidad para ver a través de las nubes densas del polvo y el gas cósmicos que ocultan los secretos del universo. Gracias a su avanzada sensibilidad y resolución espacial, Webb acaba de revelar nuevas pistas sobre la posible existencia de un agujero negro supermasivo en el corazón de la galaxia espiral M83, también conocida como el Molinillo Austral.

M83 se encuentra a unos 15 millones de años luz de distancia, en los límites de las constelaciones de Hidra y Centauro. Es una galaxia espiral con una intensa actividad de formación estelar, por lo que es objeto de gran interés para los astrónomos. Se sabe que muchas galaxias espirales en sus centros albergan agujeros negros supermasivos. Un caso así es nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, que posee un agujero negro de 4.3 millones de masas solares llamado Sagitario A*. Sin embargo el caso de M83 ha sido especialmente esquivo.

Durante años, los científicos han buscado sin éxito señales claras de un agujero negro central en M83. La ausencia de estas ha llevado a algunos a proponer que en caso de que si existía uno, este debía estar inactivo o escondido tras densas nubes de gas y polvo interestelares. Ahora, gracias a las nuevas imágenes obtenidas por el JWST con su cámara MIRI (Mid-Infrared Instrument), por primera vez los astrónomos cuentan con una pista reveladora.

Una imagen del centro de M83 hecha por MIRI.

Una firma energética que solo puede venir de un agujero negro activo

MIRI permite observar el universo en longitudes de onda del infrarrojo medio (entre 5 y 28.3 micrómetro), por lo que puede penetrar regiones de gas y polvo densos. Fue con este instrumento que el JWST detectó emisiones de gas neón altamente ionizado, una señal energética que no puede ser explicada por la actividad estelar.

En particular, se detectaron líneas de emisión del tipo [Ne V] (neón cuatro veces ionizado), con longitudes de onda entre 14.3 como a 24.3 micrómetros. Esta emisión requiere la interacción de neón con fotones con energías superiores a 97 electronvoltios (eV), es decir, en el extremo ultravioleta del espectro electromagnético. Las estrellas, incluso las más masivas, no suelen emitir luz con tanta energía – su límite se encuentra alrededor de los 54.4 eV. Por lo tanto, la presencia de [Ne V] se asocia exclusivamente con núcleos galácticos activos, o AGN por sus siglas en inglés.

¿Qué es un núcleo galáctico activo?

Un AGN es, en esencia, un agujero negro supermasivo rodeado de enormes cantidades de gas y polvo cósmicos. Debido a la inmensa gravedad del agujero negro, este material interestelar cae hacia él, formando un disco de acreción a su alrededor. Debido al efecto de la fricción y la presión gravitatoria, el material en el disco se calienta a temperaturas entre 10 mil y 100 mil grados Kelvin por lo que emite luz en todo el espectro electromagnético, entre otro también en el ultravioleta y el óptico.

Imagen de Sagitario A* capturada por Event Horizon Telescope (EHT).

Este proceso libera una cantidad de energía tan grande que, aparte de los agujeros negros supermasivos, no existe otra fuente en el universo capaz de producirla. Por lo tanto, la detección de [Ne V] cerca del centro de M83 es un importante indicador que allí podría existir un AGN con un mega agujero negro escondido.

Imagen compuesta del Centauro A, una galaxia a 12 millones de años luz ubicada en la constelación de Centauro con dos chorros emitidos por un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia.

¿Qué sigue?

Este descubrimiento es un claro ejemplo de como el JWST está revolucionando nuestra comprensión del universo. Aunque se trata de evidencia prometedora la presencia de un agujero negro en M83 aún no se puede confirmar con certeza. Para darle seguimiento al descubrimiento, los científicos proponen realizar estudios con otros observatorios, como ALMA (el conjunto de radiotelescopios en Chile) y el Very Large Telescope (VLT) del Observatorio Europeo Austral.

Esto permitirá estudiar en detalle la dinámica del gas en el centro de la galaxia M83 y verificar si la emisión de [Ne V] realmente proviene de un AGN.

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