Resumen:
Las últimas investigaciones realizadas por astrónomos han descubierto que la energía transportada por el fuerte "viento de agujero negro" generado por agujeros negros supermasivos puede superar con creces las estimaciones anteriores, y su alcance de influencia puede incluso extenderse a un área a unos 300.000 años luz de distancia del agujero negro, afectando a todo el entorno del cúmulo de galaxias. Este descubrimiento muestra que los agujeros negros no son sólo objetos cósmicos que devoran la materia circundante. También pueden liberar enormes cantidades de energía al exterior y tener un profundo impacto en el movimiento del gas lejos de la galaxia donde se encuentran.
En el pasado, los científicos generalmente creían que la salida de gas a alta velocidad producida por los agujeros negros supermasivos activos afectaba principalmente a la galaxia anfitriona donde reside. Debido a que el tamaño del agujero negro en sí es muy pequeño en relación con toda la galaxia, los astrónomos han creído durante mucho tiempo que esta retroalimentación de energía se limita principalmente a los alrededores del agujero negro y dentro de la galaxia anfitriona. Sin embargo, un equipo de investigación de la Universidad de Tohoku, la Universidad de Kanazawa, la Universidad Metropolitana de Tokio y otras instituciones descubrió a través de nuevas observaciones de rayos X que la situación puede ser completamente diferente.
Los investigadores han puesto sus miras en el quásar numerado H1821+643. Este cuerpo celeste se encuentra en dirección a Draco, a unos 3.400 millones de años luz de la Tierra. Se trata de un cuerpo celeste extremadamente brillante impulsado por un agujero negro supermasivo que está devorando grandes cantidades de gas. H1821+643 no existe de forma aislada. Está ubicado en el centro de un cúmulo de galaxias y su agujero negro central libera continuamente energía al entorno circundante.
El equipo de investigación utilizó el satélite XRISM (Misión de Espectroscopía e Imágenes de Rayos X) lanzado por la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón en 2023 para observar H1821+643 y el gas de alta temperatura que lo rodea. XRISM tiene una resolución espectral de rayos X extremadamente alta y puede determinar la velocidad del movimiento del gas y el grado de turbulencia analizando las líneas espectrales de rayos X producidas por iones de hierro ionizados en gases de alta temperatura.
Los investigadores descubrieron que el gas de alta temperatura alrededor del agujero negro no está en un estado estático, sino que exhibe un movimiento turbulento muy violento. Este movimiento no se limita al interior de la galaxia anfitriona donde se encuentra el agujero negro, sino que se extiende a un área a unos 300.000 años luz de distancia del agujero negro, mucho más allá de la escala de una sola galaxia.
A juzgar por los resultados de la observación, la energía liberada por el agujero negro se propaga hacia afuera a través de una fuerte salida de gas y continúa agitando el gas de alta temperatura circundante. Los investigadores calcularon que la energía transportada por estas turbulencias es aproximadamente 100 veces mayor que las estimaciones anteriores, y su energía total es equivalente a la energía liberada por miles de millones de explosiones de supernovas.
Satoshi Yamada, primer autor del estudio y profesor asistente en el Instituto de Ciencias Interdisciplinarias de Frontera de la Universidad de Tohoku, dijo que la gente suele estar más familiarizada con el aspecto de "deglución" de los agujeros negros, pero mientras acumulan gas, los agujeros negros también expulsan gas y energía hacia el exterior en forma de fuertes "vientos". En el pasado, se pensaba que este viento se limitaba principalmente al interior de la galaxia anfitriona, pero este estudio muestra que su poder real es mucho mayor de lo que se pensaba anteriormente y puede afectar el entorno cósmico más amplio.
Este fenómeno es de gran importancia para comprender la evolución de las galaxias y los cúmulos de galaxias. Aunque los agujeros negros supermasivos son extremadamente pequeños en comparación con las galaxias, la energía que liberan puede impulsar movimientos de gas a gran escala. El movimiento del gas a alta temperatura afectará la distribución, la temperatura y la circulación de energía de la materia alrededor de la galaxia. Por lo tanto, los agujeros negros pueden participar de esta manera en la regulación de la evolución de toda la galaxia y su entorno.
Este tipo de proceso a menudo se denomina "retroalimentación de agujero negro". Cuando el gas que rodea el agujero negro continúa cayendo en el disco de acreción y finalmente es tragado por el agujero negro, se liberará una energía extremadamente enorme, parte de la cual se reinyectará al espacio circundante en forma de radiación, chorros o salidas de gas a alta velocidad. Esta retroalimentación puede calentar el gas circundante e inhibir que parte del gas se enfríe aún más y forme nuevas estrellas, por lo que se considera uno de los mecanismos importantes para explicar la evolución de las galaxias.
Lo que es particularmente importante de esta observación es que los investigadores no sólo descubrieron la fuerte salida de energía producida por el agujero negro, sino que también rastrearon directamente signos del impacto de esta energía en el medio ambiente a gran escala. El equipo de investigación cree que esto equivale a la primera demostración clara de que los agujeros negros pueden afectar el entorno cósmico en general a través de una "onda de choque" extremadamente poderosa.
El artículo de investigación señala que el gas de alta temperatura en la región de H1821+643 exhibe un ensanchamiento de la línea espectral más obvio que los típicos cúmulos de galaxias, lo que significa que hay una fuerte turbulencia dentro del gas. Mediante un análisis detallado de las líneas espectrales de rayos X de los iones de hierro, los investigadores pudieron determinar que estos movimientos de gas no eran perturbaciones ordinarias dentro del cúmulo de galaxias, sino que estaban estrechamente relacionados con la energía liberada por el quásar central.
Este resultado también cambia aún más la comprensión de los científicos sobre la relación entre los agujeros negros y su entorno. En el pasado, los agujeros negros a menudo se han descrito como una especie de "trampa gravitacional" cósmica que continuamente traga materia, pero, de hecho, los agujeros negros supermasivos que se están acumulando activamente también pueden ser fuentes de producción de energía extremadamente poderosas en el universo. Pueden transportar enormes cantidades de energía desde su propia vecindad hasta cientos de miles de años luz de distancia, afectando así al movimiento del gas en otras galaxias e incluso en cúmulos de galaxias enteros.
Los investigadores dijeron que se necesitan más observaciones en el futuro para determinar cuánto espacio puede afectar la retroalimentación del agujero negro y cómo esta transferencia de energía cambia la circulación de la materia y los elementos en el cúmulo de galaxias. A medida que los equipos de observación de rayos X de alta resolución, como XRISM, continúan funcionando, se espera que los astrónomos estudien agujeros negros supermasivos más activos y comparen los flujos de salida producidos por diferentes agujeros negros y su alcance de influencia.
El resultado de esta investigación se publicó en la revista "Nature Astronomy" el 28 de julio de 2026. Los resultados de la investigación muestran que los agujeros negros supermasivos en el universo no solo son el fin de la materia, sino que también pueden ser un motor importante para transportar enormes cantidades de energía al entorno cósmico. Un agujero negro mucho más pequeño que la galaxia anfitriona puede impulsar la energía equivalente a la explosión de miles de millones de estrellas a 300.000 años luz de distancia. La retroalimentación de energía a esta escala se está convirtiendo en una pista importante para comprender la evolución de la estructura del universo.
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