Unas gafas gigantestas para el estudio del centro de una galaxia

Hay lugares en el Universo que durante mucho tiempo han sido imposibles de ver. No porque no emitan luz, sino porque son demasiado pequeños. El centro de una galaxia activa, donde un agujero negro supermasivo devora materia, es uno de ellos. Está rodeado de polvo, estructuras complejas y regiones que, vistas desde la Tierra, ocupan ángulos diminutos en el cielo. Son tan pequeños que ningún telescopio por sí solo puede resolverlos. O, al menos, no podía.

Para estudiar estas regiones, los astrónomos tuvieron que cambiar de estrategia. En lugar de construir telescopios cada vez más grandes, comenzaron a combinarlos. La técnica se llama interferometría y consiste en recoger la luz con varios telescopios separados y combinarla como si fueran un solo telescopio. No es una simple suma: cuando las ondas de luz se superponen, crean patrones de interferencia con franjas claras y oscuras que contienen información sobre la forma y el tamaño del objeto observado. Es una idea magistral porque ahora el poder de resolución (capacidad para ver detalles cada vez más pequeños) ya no depende del tamaño del espejo, sino de la distancia entre los telescopios. Es como construir un telescopio «virtual» del tamaño de esa separación.

La interferometría cambió nuestra forma de entender la distribución del material que alimenta al agujero negro. Durante mucho tiempo, los modelos describían el entorno de los agujeros negros activos como una estructura relativamente simple: una especie de «dónut» (o toroide) de polvo que rodeaba el núcleo. Esa idea funcionaba bien para explicar muchas observaciones, pero carecía de pruebas directas. Era, en cierto modo, una solución elegante a un problema que no podíamos observar.

El Very Large Telescope Interferometer (VLTI) combina la luz de varios telescopios para alcanzar resoluciones equivalentes a las de un telescopio de más de cien metros de diámetro. Uno de los primeros grandes avances llegó con las observaciones del núcleo de la galaxia espiral cercana NGC 1068, famosa por albergar un potente núcleo activo. Mediante interferometría en el infrarrojo con VLTI, los astrónomos pudieron, por primera vez, resolver directamente la distribución del polvo. Lo que encontraron no fue una estructura única, sino al menos dos componentes: una región interna, caliente y compacta, y otra más fría y extendida. En algunos objetos, como la galaxia NGC 3783, las observaciones revelan que el polvo caliente se concentra en regiones muy compactas, mientras que otras componentes más extendidas podrían estar asociados a flujos de material que salen del núcleo. El toroide ya no era válido.

Observaciones posteriores confirmaron esta tendencia. En lugar de un toroide homogéneo, el polvo se distribuye en varias estructuras: discos internos, envolturas más gruesas y, en algunos casos, material que se extiende en dirección polar, como si el sistema expulsara parte de ese polvo hacia el exterior. Es decir, lo que parecía una figura simple resulta ser un sistema dinámico y complejo.

Ha sido un avance tan importante que ya se han propuesto otros instrumentos. Telescopios como el Large Binocular Telescope combinan dos espejos gigantes para alcanzar resoluciones equivalentes a las de telescopios mucho mayores, mientras que redes de telescopios, como las que produjeron la primera imagen de un agujero negro, llevan esta idea al extremo. Y la instrumentación astrofísica no se detiene. La nueva generación de los instrumentos de VLTI, conocida como GRAVITY+, permitirá observar objetos mucho más débiles y lejanos, mejorando drásticamente la sensibilidad y el contraste cerca de fuentes brillantes . Gracias a mejoras en la óptica adaptativa y en la forma de combinar la luz, los astrónomos podrán explorar regiones que hasta ahora estaban fuera de alcance, incluyendo entornos cercanos a agujeros negros con un nivel de detalle sin precedentes.

Sin embargo, hay algo importante que no ha cambiado: seguimos sin ver estos sistemas directamente en el sentido clásico. Lo que tenemos son reconstrucciones, modelos e interpretaciones basadas en datos cada vez más precisos. La imagen no aparece de golpe; se construye. Porque, al final, esos telescopios formados por la combinación de varios no solo amplían nuestra visión, sino que también nos obligan a reconstruir la realidad. n

(*) Omaira González Martín: Nació en Lanzarote en 1981. Estudió la Licenciatura en Física en la Universidad de La Laguna y realizó su tesis doctoral en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (Granada) sobre núcleos activos de galaxias de baja luminosidad. Después trabajó un año en la Universidad de Leicester (Reino Unido), dos años en la Universidad de Creta (Grecia) y cuatro años en el Instituto de Astrofísica de Canarias. Desde 2014 es personal en plantilla del Instituto de Radioastronomía y Astrofísica de la Universidad Nacional Autónoma de México.

Sección coordinada por Adriana de Lorenzo-Cáceres Rodríguez.