En ciencia saber más es, a veces, saber menos

Durante décadas, hemos construido modelos para entender qué ocurre en los centros de las galaxias activas, regiones donde un agujero negro de millones de veces la masa del Sol está creciendo al devorar materia. No es una tarea sencilla porque hablamos de zonas diminutas en términos astronómicos, en las cuales se libera una gran cantidad de energía. A falta de ver directamente estos procesos, lo que hacemos es interpretar la luz que nos llega de ellos. Esa luz, cuando la separamos en sus distintos colores, tiene una forma que nos cuenta cómo debe ser la fuente que la produce. Es lo que llamamos un espectro.

Durante años, con telescopios como Spitzer o con instrumentos desde la Tierra, estuvimos estudiando a qué se debe la forma de los espectros de los centros de las galaxias. Pudimos identificar señales características del polvo caliente, estructuras en forma de toroide alrededor del agujero negro, distribuciones más irregulares (como grumos de colacao en la leche) e, incluso, indicios de material expulsado en forma de viento. Con estas piezas construimos modelos físicos que funcionaban razonablemente bien. Creíamos que sabíamos cómo se distribuía el polvo en torno a los centros galácticos. Esto es muy importante porque este polvo alrededor de los núcleos es el que finalmente alimentará al agujero negro central y, por tanto, será el responsable último de la evolución de los centros de las galaxias, la cual sabemos que está relacionada con su propia evolución.

Sin embargo, los núcleos que podíamos estudiar con detalle eran, en su mayoría, de luminosidad intermedia y relativamente cercanos. Ni demasiado débiles, porque no los detectábamos con suficiente señal, ni demasiado extremos, porque la sensibilidad no alcanzaba al encontrarse estos casos extremos en el Universo más lejano. En cierto sentido, afinamos nuestros modelos en una zona cómoda del Universo, donde los datos eran accesibles. Y entonces llegó el Telescopio Espacial James Webb (JWST).

La sensibilidad de JWST en el rango del espectro infrarrojo, especialmente útil para estudiar el polvo, y su alta resolución nos permiten distinguir la luz que proviene directamente del entorno del agujero negro de la del resto de la galaxia. Además, podemos detectar objetos mucho más débiles, tanto los cercanos pero intrínsecamente débiles como los más luminosos que, al encontrarse más lejos, se ven igualmente débiles.

Y ahí es donde empieza el dolor de cabeza. Los espectros que estamos obteniendo son extraordinariamente ricos en detalles. Aparecen nuevas huellas químicas del polvo que antes no veíamos con claridad, incluso para quienes creíamos conocerlo muy bien. Pero lo más llamativo es que muchos de estos espectros simplemente no encajan con los modelos que llevamos años utilizando. No es un fallo menor. Hemos pasado de poder explicar más del 90% de los espectros observados a menos del 50%, porque los modelos no logran reproducir simultáneamente las principales características observadas.

¿Por qué ocurre esto? La respuesta, en el fondo, es sencilla. Nuestros modelos fueron diseñados para explicar una parte del fenómeno, no su totalidad. Funcionan bien en ese rango intermedio en el que fueron calibrados, pero al explorar los extremos surgen nuevas situaciones que no habíamos contemplado. Es como si el diccionario que usábamos para traducir la luz hubiera dejado de ser suficiente.

Lo que JWST nos muestra es que el “toroide” de polvo no es una estructura única y simple, sino un entorno complejo y dinámico. Un sistema donde conviven discos, material que cae hacia el agujero negro y también material que es expulsado; todo ello cambia con el tiempo. En otras palabras, los modelos no fallan por ser incorrectos, sino por ser incompletos. Quizás sea necesario explorar otras formas de distribuir el polvo, nuevas composiciones químicas y entornos más complejos de los que habíamos considerado.

El progreso muchas veces consiste en afinar detalles dentro de un marco establecido que parece funcionar. Pero de vez en cuando llegan nuevos datos que no encajan y obligan a replantear buena parte de nuestro conocimiento. No es un retroceso, sino la señal de que estamos viendo algo nuevo. Y, como suele ocurrir, cuando el Universo deja de ajustarse a nuestros modelos, no es el Universo el que está equivocado. Un nutrido grupo de investigadores e investigadoras, entre quienes me incluyo, está ahora mismo en la tarea de crear nuevos modelos. ¡Deséennos suerte!

sECCIÓN COORDINADA POR aDRIANA DE lORENZO-cÁCERES rODRÍGUEZ