Un telescopio canario logra captar los 'brazos' de M87, la galaxia que contiene el primer agujero negro fotografiado de la historia

El Gran Telescopio de Canarias (GTC o Grantecan), ubicado en La Palma, ha capturado, con una precisión nunca antes vista, la imagen más detallada de los largos brazos de la galaxia M87. Unos misteriosos filamentos que han llamado la atención de científicos de todo el mundo no solo por su longitud —pues llegan a traspasar los límites de la galaxia—, sino por su energía, su capacidad para moldear el entorno y su interacción con una de las piezas claves de este puzle: su masivo agujero negro central, famoso por convertirse en el primero de la historia en ser fotografiado. 

A unos 55 millones de años luz de distancia, M87 es una gigantesca galaxia elíptica que es conocida por el agujero negro supermasivo extremadamente activo que se encuentra en su núcleo. Un motor de energía cósmica con una potencia semejante a 6.500 millones de masas solares, que se dio a conocer en 2019 gracias a las observaciones de Event Horizon Telescope. Las imágenes, que dieron la vuelta al mundo en apenas unas horas, mostraron lo que hasta el momento se creía imposible: ver una estructura galáctica que, por definición, absorbe la luz y, por tanto, no se puede ver. 

Este agujero negro juega un papel fundamental en la configuración de la galaxia. No en vano, es el responsable de lanzar chorros de partículas de alta energía que se extienden mucho más allá de su galaxia. La fuerza de estos jets energéticos depende de la cantidad de material que ingiera el agujero negro, de modo que hay momentos en los que estos chorros pasan por períodos muy activos seguidos de otros más tranquilos. Pese a estos vaivenes, desempeñan un papel importante en la configuración tanto de la propia galaxia como del gas caliente que la rodea.

Una compleja red de filamentos

Pero la característica más inusual de esta galaxia, ubicada en el cúmulo de Virgo, es la compleja red de filamentos largos y delgados que la atraviesa y que se extiende lejos de su centro, como si de unos largos brazos se tratara. A pesar de décadas de estudio, el origen de estas estructuras sigue siendo incierto. "M87 es la galaxia más cercana que se conoce con este tipo de estructuras filamentosas", explica Camille Poitras, autora principal del estudio y estudiante de máster en la Universidad Laval (Quebec, Canadá). "Probablemente, sea una de las pocas que presenta filamentos tan alejados del centro que parecen separados, flotando más allá de la galaxia", sentencia.

Los astrónomos saben desde hace tiempo que estos filamentos de M87 se encuentran en continuo movimiento. De hecho, estudios previos han demostrado que los que se encuentran cerca del centro son muy turbulentos y caóticos, perturbados por los potentes chorros lanzados por el agujero negro. Con las observaciones realizadas, ahora se puede tener mucha más información al respecto. De esta manera han podido determinar que más cerca del centro, estos filamentos se ven afectados por el agujero negro y sus chorros activos, y muestra signos químicos diferentes a los del gas más alejado.

Más lejos, la imagen cambia por completo. El filamento exterior separado se mueve de forma más estable y uniforme, y su presencia parece estar ligada a un evento energético del pasado. En concretro, el equipo también determinó que, a medida que se aleja del núcleo, estos filamentos también se ven agitados por movimientos locales más pequeños, probablemente causados por explosiones de estrellas viejas conocidas como supernovas de tipo Ia, que son comunes en toda la galaxia. Por otro lado, determinaron que la composición química de estas ramificaciones es distinta a las que se encuentran en la raíz. Así, el filamento distante muestra una composición inesperada para una zona tan tranquila, lo que sugiere que puede haber procesos subyacentes en marcha que aún no se comprenden del todo.

“Estas nuevas observaciones nos han ayudado a determinar cómo los flujos del agujero negro de M87 dan forma y energizan estos filamentos”, explica Marie-Lou Gendron-Marsolais, profesora adjunta de la Universidad Laval y coautora del estudio. “Son pruebas ‘vivas’ de cómo el agujero negro afecta a la galaxia, incluso lejos de su núcleo”, señala.

El papel de Canarias

Canarias ha tenido un contribución especial en este hallazgo. Y es que comprender mejor estos filamentos, el equipo internacional de astrónomos combinó dos conjuntos complementarios de observaciones. En primer lugar, utilizaron el instrumento MEGARA del Gran Telescopio Canarias (GTC) para estudiar dos regiones únicas: filamentos complejos cerca del centro, próximos a los chorros actuales, y otra mucho más lejana, casi más allá de la galaxia, en un entorno más tranquilo. Para completar esta imagen, el equipo también utilizó nuevas observaciones del Telescopio Canadá-Francia-Hawái (CFHT) con el instrumento SITELLE, que proporcionó una vista panorámica de toda la red de filamentos. En combinación, estos conjuntos de datos ofrecen la visión más completa hasta la fecha de los filamentos de M87, revelando sus movimientos, composición y conexiones con el entorno circundante

Gracias a la alta resolución de MEGARA, el equipo descubrió la relación entre el movimiento de los filamentos de las zonas externas y los eventos pasados. "La capacidad de MEGARA de proporcionar información espacial al respecto de estos filamentos, combinado con la sensibilidad que permite un telescopio como el GTC ha sido fundamental para poder estudiar en detalle estas estructuras tan sutiles", afirma Antonio Cabrera Lavers, jefe de operaciones científicas del GTC.

Estos resultados muestran que los filamentos están estrechamente relacionados con la actividad actual y pasada del agujero negro supermasivo de M87. Una combinación de diferentes procesos, como los chorros, las explosiones estelares y la interacción entre el gas caliente y el frío, parecen actuar conjuntamente para dar forma y mover estas delgadas estructuras. Comprender cómo se combinan estos procesos sigue siendo un reto, pero las futuras observaciones de alta resolución y las técnicas de análisis innovadoras serán fundamentales para revelar cómo se forman, sobreviven y evolucionan con el tiempo.

Suscríbete para seguir leyendo