Neix Ansky, un forat negre supermassiu observat per primera vegada en temps real

Un equip internacional liderat des de Xile observa per primera vegada en temps real l'activació d'un forat negre supermassiu en una galàxia fins ara adormida.

Tot i la seva reputació de devoradors silenciosos, els forats negres poden passar desapercebuts durant milions d'anys. Sovint són al centre de les galàxies, immòbils, adormits. Però quan es desperten, ho fan amb una energia espectacular.
 

Quan la llum es fa foscor

Això és precisament el que ha passat amb SDSS1335+0728, una galàxia aparentment tranquil·la situada a uns 300 milions d'anys llum de la Terra. Fins fa poc, no hi havia motiu per prestar-li atenció. Però el desembre del 2019, astrònoms d'arreu del món van observar un augment sobtat i inexplicable de la seva brillantor.

Els científics no esperaven res extraordinari d'aquesta galàxia, com explica Paula Sánchez Sáez, investigadora de l'Observatori Europeu Austral, però de sobte va començar a brillar com si alguna cosa s'hagués encès enmig del cosmos:

"Quan vam veure per primera vegada la il·luminació de Ansky en imatges òptiques, vam iniciar observacions de seguiment amb el telescopi espacial de raigs X Swift de la NASA, i vam revisar dades arxivades del telescopi de raigs X eROSITA."

El batec d'Ansky

La regió central de la galàxia, abans apagada, s'ha convertit ara en un nucli galàctic actiu, al qual els investigadors han posat el nom d'Ansky. L'origen d'aquest renaixement és un forat negre supermassiu que fins ara havia estat adormit. 

Tot i així, no hem d'oblidar que la llum que ens arriba pertany a un fenomen ocorregut fa aproximadament 300 milions d'anys. Per tant, l'equip internacional, en observar en temps real l'activació d'aquest forat negre, en realitat està captant la llum d'un esdeveniment que va ocórrer fa molt de temps.

La hipòtesi principal és que el forat negre ha començat a alimentar-se de material del seu voltant, activant un fenomen conegut com a disc d'acreció: un remolí de matèria que gira com una dansa al voltant del monstre invisible abans de caure-hi dins.

Aquest moviment genera una calor i una radiació enormes, visible fins i tot des de telescopis terrestres i orbitals.
 

Raigs X: el resultat d'un procés violent

La clau del misteri, però, ha arribat més recentment. El febrer del 2024, un equip liderat per la investigadora Lorena Hernández-García, de la Universitat de Valparaíso, Xile, va detectar per primera vegada esclats periòdics de raigs X procedents d'Ansky. 

Aquest fenomen, explica Hernández-García, és una oportunitat sense precedents per a la comunitat científica: 

"Aquest rar esdeveniment ofereix als astrònoms l'oportunitat d'observar el comportament d'un forat negre en temps real, utilitzant els telescopis espacials de raigs X XMM-Newton i els NICER , Chandra i Swift de la NASA . 

Aquest batec es coneix com a erupció quasi periòdica o QPE. Els QPE són esdeveniments en flames de curta durada. Continua Hernández-García:

"Aquesta és la primera vegada que observem en un esdeveniment tan gran".

La radiació d'Ansky és molt més energètica que la llum visible i només es produeix en condicions extremes, com les que es troben a l'entorn d'un forat negre actiu. Així ho subratlla Joheen Chakraborty, de l'Institut Tecnològic de Massachusetts:

"Les explosions de raigs X d'Ansky són deu vegades més llargues i deu vegades més lluminoses que les que observem en un esdeveniment com aquest. Cadascuna d'aquestes erupcions allibera cent vegades més energia que l'observada en altres llocs. A més, mostren la cadència més llarga mai observada, d'aproximadament 4,5 dies." 

Això posa a prova els actuals models sobre com es generen aquests centellejos de raigs X.

Els responsables del descobriment han utilitzat diversos instruments per observar el fenomen, però el més decisiu ha estat el telescopi espacial XMM-Newton, de l'Agència Espacial Europea. 

Gràcies a la seva sensibilitat, ha pogut captar la radiació més feble entre esclat i esclat, i així calcular la quantitat total d'energia alliberada.

Observar un forat negre en temps real

Tot i l'entusiasme, els científics admeten que encara no saben amb certesa què provoca aquests esclats.

En altres casos similars, aquest tipus d'erupcions quasi periòdiques s'han atribuït a la destrucció d'una estrella atrapada pel forat negre. Però Ansky no presenta signes d'haver devorat cap estrella.

Això ha obert la porta a teories més exòtiques. Una de les més suggerents és la presència d'un objecte celeste --potser una estrella petita o fins i tot un altre forat negre més petit-- que orbitaria el forat negre central i travessaria repetidament el disc d'acreció, com una pedra que creua una riera i provoca esquitxos periòdics. 

Aquestes interaccions podrien generar ones de xoc tan intenses que produirien els esclats de raigs X que ara es poden mesurar.

Tanmateix, l'equip internacional continuarà observant Ansky durant els pròxims anys. El seu comportament podria ajudar a entendre millor no només els forats negres supermassius, sinó també la formació i evolució de les galàxies senceres que giren al seu voltant.

"Encara tenim més preguntes que no pas respostes", conclou Erwan Quintin, astrònom de l'ESA:

"Per als QPE, encara estem en el punt en què tenim més models que no pas dades, i necessitem més observacions per entendre què està passant".

Possibles ones gravitacionals?

Si la teoria de l'objecte en òrbita és certa, no només es generarien esclats de raigs X, sinó també ones gravitacionals: petites vibracions de l'espai-temps que viatgen a la velocitat de la llum. 

Aquestes ones van ser detectades per primer cop el 2016, i es preveu que la futura missió LISA de l'ESA sigui capaç de captar-ne d'origen més subtil, com les que podrien venir d'Ansky.

Els astrònoms confien que combinar les observacions de raigs X amb aquestes vibracions els permetrà construir una imatge molt més completa del que passa quan un forat negre es desperta. És com observar com s'encén una estrella, però a la inversa.