Los agujeros negros supermasivos, como Sagitario A* (Sgr A*) en el centro de nuestra Vía Láctea, son laboratorios cósmicos donde la teoría de la relatividad general de Einstein se pone a prueba. Recientemente, observaciones con el telescopio espacial James Webb (JWST) han revelado nuevos detalles sobre las erupciones en el disco de acreción de Sgr A*, ofreciendo analogías con las erupciones solares magnéticas.
Sagitario A*: Un Laboratorio Astrofísico
Aunque la teoría de la relatividad general tiene más de un siglo, su aplicación práctica en astrofísica ha cobrado impulso con el descubrimiento de cuásares, la radiación de fondo cósmico y púlsares. Estos fenómenos permitieron a los científicos explorar las consecuencias de la física de agujeros negros y ondas gravitacionales, llevando a nuevas perspectivas sobre la evolución de las galaxias y la búsqueda de una teoría cuántica de la gravedad.
Sgr A*, ubicado a unos 27,000 años luz de distancia en la constelación de Sagitario, ofrece una oportunidad única para estudiar estos procesos en nuestra propia galaxia.
Del EHT al James Webb
El estudio de Sgr A* se ha basado durante décadas en el análisis del movimiento de estrellas cercanas. Los estudios liderados por los ganadores del Premio Nobel Reinhard Genzel y Andrea Ghez revelaron que Sgr A* tiene una masa de más de 4 millones de veces la del Sol.
Sin embargo, quedaba la duda de si se trata de un agujero negro de Schwarzschild (sin rotación) o uno de Kerr (en rotación). Ahora, el telescopio espacial James Webb (JWST) ha proporcionado observaciones complementarias en el infrarrojo medio que arrojan luz sobre esta cuestión.
Representación artística de una erupción en el infrarrojo medio de Sgr A*. © CfA, Mel Weiss
Un equipo internacional liderado por astrónomos del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian (CfA) ha detectado, por primera vez, una erupción en el infrarrojo medio en el disco de acreción que rodea a Sgr A* gracias al JWST. Esta detección, publicada en arXiv, permite observar fenómenos similares a las erupciones solares, que suelen ser difíciles de observar en otras longitudes de onda debido al polvo.
Una Analogía de las Erupciones Solares Magnéticas
Joseph Michail, investigador postdoctoral en Harvard CfA, explica: «La erupción de Sgr A* evolucionaba y cambiaba rápidamente, en cuestión de horas, y no todos estos cambios son visibles en todas las longitudes de onda. Esta nueva observación en el infrarrojo medio une lo que sabíamos en el dominio de la radio y el infrarrojo cercano».
Estas observaciones permiten probar mejor los modelos numéricos que describen el disco de acreción de Sgr A* y que predicen erupciones basadas en la magnetohidrodinámica y la física de plasmas, similares a las erupciones solares. Las simulaciones sugieren que las erupciones de Sgr A* son causadas por la reconexión de las líneas de campo magnético en el disco de acreción.
Cuando dos líneas de campo magnético se acercan, pueden reconectarse y liberar una gran cantidad de energía, alimentando la emisión sincrotrón de electrones que se mueven a velocidades cercanas a la de la luz a lo largo de las líneas de campo magnético.
Las observaciones del JWST son coherentes con los modelos existentes, lo que apoya la teoría detrás de las erupciones.
Sebastiano von Fellenberg, investigador postdoctoral en el Instituto Max-Planck de radioastronomía (MPIfR), añade: «Aunque nuestras observaciones sugieren que la emisión en el infrarrojo medio de Sgr A* resulta de la emisión sincrotrón de electrones en enfriamiento, aún queda mucho por entender sobre la reconexión magnética y la turbulencia en el disco de acreción de Sgr A*. Esta primera detección ha abierto una nueva vía de investigación importante».
Las observaciones del James Webb fueron complementadas simultáneamente con el Submillimeter Array (SMA) en Mauna Kea/Hawái, el telescopio NuSTAR y el observatorio de rayos X Chandra.
El SMA mostró que la erupción en ondas milimétricas estaba desfasada unos 10 minutos con respecto a la erupción en el infrarrojo medio. Sin embargo, no hubo suficiente energía para producir radiación X detectable.
