Astrónomos revelan los secretos de los filamentos de la galaxia M87 y su agujero negro

A 55 millones de años luz de la Tierra, en la galaxia elíptica supergigante M87, astrónomos han descubierto por primera vez cómo funcionan realmente los filamentos misteriosos que la rodean. Un equipo internacional utilizó el Gran Telescopio de Canarias, ubicado en el archipiélago español, junto con el Telescopio Canadá-Francia-Hawái, para capturar las imágenes más detalladas jamás obtenidas de estas estructuras filiformes largas y delgadas. Lo que encontraron fue sorprendente: estos filamentos no son simples adornos galácticos, sino estructuras dinámicas que se mueven, evolucionan e interactúan constantemente con su entorno y con el agujero negro supermasivo que habita en el corazón de M87.

El agujero negro central de M87 es un motor cósmico de proporciones descomunales, con una masa equivalente a 6.500 millones de soles. Es tan extraordinario que fue el primero en ser fotografiado directamente, gracias a la colaboración internacional del Event Horizon Telescope. Este objeto no permanece inactivo. Cuando ingiere material, lanza chorros de partículas de alta energía que se extienden mucho más allá de los límites de la galaxia misma, un espectáculo visible principalmente en luz de radio. Pero estos chorros no funcionan de manera constante. Dependiendo de cuánto material consuma el agujero negro, pasa por períodos de gran actividad seguidos de otros más tranquilos, y en ambos casos moldea profundamente tanto la galaxia como el gas caliente que la rodea.

M87 existe en un contexto cósmico extraordinario: se encuentra en el centro del cúmulo galáctico de Virgo, un sistema gigantesco que contiene miles de galaxias sumergidas en un gas intracúmulo caliente y difuso que alcanza temperaturas de decenas de millones de grados. A pesar de décadas de investigación, el origen de los filamentos que rodean a M87 sigue siendo un misterio. ¿De dónde provienen? ¿Cómo logran sobrevivir estructuras tan frágiles en un entorno tan hostil? ¿Cuál es exactamente su relación con la actividad del agujero negro? Estas preguntas han intrigado a los astrónomos durante años.

Camille Poitras, estudiante de maestría en la Universidad Laval de Quebec y autora principal del estudio, señala que M87 es la galaxia más cercana conocida que posee este tipo de estructuras filamentosas. Lo más notable es que algunos de sus filamentos están tan alejados del centro galáctico que parecen flotar separados, más allá de los confines visibles de la galaxia. Para desentrañar los secretos de estos filamentos, el equipo internacional combinó dos conjuntos complementarios de observaciones. Utilizaron el instrumento MEGARA del Gran Telescopio Canarias para estudiar dos regiones distintas: los filamentos complejos cerca del centro, próximos a los chorros activos actuales, y otra región mucho más lejana, casi más allá de la galaxia, en un entorno más tranquilo. Complementaron esto con nuevas observaciones del Telescopio Canadá-Francia-Hawái usando el instrumento SITELLE, que proporcionó una vista panorámica de toda la red de filamentos.

Los descubrimientos revelaron una complejidad inesperada. Los filamentos cercanos al centro están agitados por movimientos locales más pequeños, probablemente causados por explosiones de estrellas viejas conocidas como supernovas de tipo Ia, que son comunes en toda la galaxia. La alta resolución de MEGARA fue fundamental para estudiar estas estructuras tan sutiles. Pero más lejos, la imagen cambia completamente. El filamento exterior separado se mueve de forma más estable y uniforme, y su presencia parece estar vinculada a un chorro anterior de un período de actividad pasada del agujero negro. La composición química del gas dentro de estos filamentos también varía según su distancia del centro. Cerca del núcleo, el gas muestra signos de estar afectado por el agujero negro y sus chorros activos, con una composición química diferente a la del gas más alejado.

Marie-Lou Gendron-Marsolais, profesora adjunta de la Universidad Laval y coautora del estudio, explica que estas nuevas observaciones han permitido determinar cómo los flujos del agujero negro de M87 dan forma y energizan los filamentos. Son, en sus palabras, pruebas vivas de cómo el agujero negro afecta a la galaxia incluso a grandes distancias de su núcleo. Los resultados muestran que los filamentos están estrechamente relacionados tanto con la actividad actual como con la pasada del agujero negro supermasivo. Una combinación de diferentes procesos—los chorros, las explosiones estelares y la interacción entre el gas caliente y el frío—parecen actuar conjuntamente para dar forma y mover estas delgadas estructuras. El estudio, publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, proporciona evidencia de cómo los agujeros negros supermasivos moldean galaxias enteras, incluso a distancias que parecerían estar más allá de su influencia directa.