El Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) de la Fundación Nacional de Ciencias y las instituciones asociadas anunciaron recientemente que los astrónomos han capturado claramente por primera vez en datos de observación el viento cósmico de alta temperatura emitido por el agujero negro supermasivo Sagitario A* (Sgr A*) en el centro de la Vía Láctea, proporcionando evidencia directa de medio siglo de inferencia teórica.

Según la teoría astrofísica, cuando un agujero negro devora el material gaseoso circundante, además de ser absorbido en parte hacia el horizonte de sucesos, parte del material también debería ser expulsado hacia afuera en forma de chorros o vientos. Sin embargo, este "viento" del agujero negro en el centro de la Vía Láctea no se ha observado claramente.

Esta investigación se basa en el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array Telescope (ALMA) en Chile. Basándose en varios años de observaciones, el equipo de investigación científica ha elaborado el mapa de distribución más detallado hasta el momento del gas frío alrededor de Sagitario A* y ha encontrado huellas directas dejadas por la "respiración" del agujero negro.

Los investigadores llevan mucho tiempo observando la radiación de las moléculas de monóxido de carbono en la banda de ondas de 1,3 milímetros en un rango de aproximadamente 1 parsec (aproximadamente 3 años luz) de Sagitario A*. Este tipo de moléculas es un marcador típico de gases moleculares fríos y ayuda a describir la estructura espacial del gas frío cerca del agujero negro.

Dado que la intensidad de la radiación de radio del propio Sagitario A* es alta y cambia rápidamente con el tiempo, el equipo primero modeló y restó cuidadosamente las señales de radio brillantes del propio agujero negro para eliminar la interferencia de "deslumbramiento" tanto como fuera posible.

Después de "sustraer" la fuerte radiación del agujero negro, los investigadores pudieron distinguir la estructura extremadamente débil y compleja del gas frío en el entorno y descubrieron accidentalmente una enorme cavidad en forma de cono, que aparecía como un área evidentemente faltante en el mapa de distribución del gas frío, y su forma geométrica apuntaba directamente a Sagitario A*.

Para confirmar las propiedades físicas de esta estructura, el equipo de investigación científica también comparó datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y descubrió que la misma área espacial está llena de radiación de rayos X emitida por gases de alta temperatura.

Esto muestra que a esta cavidad en forma de cono no simplemente le falta material, sino que está llena por el viento de alta temperatura impulsado por el agujero negro; este viento "barre" el gas frío original o lo calienta a una temperatura alta para que ya no aparezca en forma de gas frío.

Las investigaciones muestran que el mapa de distribución de gas frío elaborado con base en datos de ALMA es aproximadamente 100 veces más sensible que observaciones similares anteriores de monóxido de carbono, y su resolución espacial es aproximadamente 80 veces mayor. Se ha convertido en la observación más clara y sensible de gas frío en el rango de 1 pársec cerca de Sagitario A* hasta la fecha.

Sobre esta base, los científicos no sólo identificaron claramente por primera vez la estructura de salida impulsada por el agujero negro en el centro de la Vía Láctea, sino que también resolvieron el problema del "viento faltante" que ha plagado el campo durante décadas, demostrando que el agujero negro en el centro de nuestra Vía Láctea también interactúa violentamente con el entorno circundante en forma de viento.

El equipo de investigación científica estima que este viento de alta temperatura impulsado por Sagitario A* ha durado al menos 20.000 años, lo que demuestra que el agujero negro está liberando energía e impulso hacia el exterior de forma estable y a largo plazo.

Sin embargo, en comparación con los enormes y brillantes chorros visibles en el centro de otras galaxias, este viento en el centro de la Vía Láctea es relativamente "suave" y no forma una estructura de chorro extremadamente violenta. En cambio, cambia el entorno ecológico del gas en el centro de la Vía Láctea de una manera más "discreta".

Los científicos señalaron que este descubrimiento ayuda a profundizar la comprensión de los procesos de "alimentación" y "retroalimentación" de los agujeros negros supermasivos: por un lado, los agujeros negros acumulan gas alrededor para obtener energía y, por otro lado, la energía y la materia se reinyectan en el centro de la galaxia a través de flujos o chorros, afectando así a procesos macroscópicos como la formación de estrellas y la circulación de gas.

Como galaxia natal de la humanidad, el ritmo de "respiración" de la Vía Láctea y el patrón de su agujero negro central son de gran importancia demostrativa para comprender la evolución general de la galaxia. Esta observación proporciona una de las muestras empíricas más claras hasta la fecha.

Como equipo clave para este logro, ALMA es una instalación astronómica internacional a gran escala construida y operada por el Observatorio Europeo Austral, la Fundación Nacional de Ciencias de los Estados Unidos y el Instituto Nacional de Ciencias Naturales de Japón en cooperación con la República de Chile. Su objetivo es observar la estructura del gas y el polvo en el universo frío utilizando bandas de ondas milimétricas y submilimétricas.

El Observatorio Nacional de Radioastronomía es responsable de la construcción y operación de ALMA en nombre de América del Norte. Es una importante plataforma de observación de radioastronomía dependiente de la Fundación Nacional de Ciencias y proporciona instalaciones de observación abiertas y avanzadas para la comunidad astronómica mundial.

Según las agencias pertinentes, la primera evidencia clara de la "respiración" de Sagitario A* no sólo llena el vacío entre la teoría y la observación, sino que también abre una nueva ventana para una futura exploración conjunta del centro de la Vía Láctea utilizando múltiples bandas y múltiples equipos.

A medida que se siguen acumulando líneas de base a más largo plazo y observaciones de mayor precisión, se espera que la gente caracterice mejor la historia de la evolución de este viento cósmico y evalúe su profundo impacto en la distribución del gas y las actividades de formación estelar en el centro de la Vía Láctea.