Sagitario A*: el agujero negro del centro de la galaxia

A 26.000 años luz de aquí, en dirección a la constelación de Sagitario, hay un objeto que concentra 4,3 millones de masas solares en un espacio más pequeño que la órbita de Mercurio. Se llama Sagitario A* y durante décadas se dio por sentado que era un gigante dormido, tranquilo y aburrido comparado con los monstruos de otras galaxias. Las observaciones más recientes del telescopio James Webb han desmontado esa idea: el agujero negro del centro de nuestra galaxia no para de dar destellos, varios grandes cada día.

Cómo se pesa algo que no se ve

El centro de la galaxia está oculto. Entre el Sol y él hay tanto polvo interestelar que en luz visible no llega absolutamente nada: si miras hacia Sagitario una noche de verano, lo que ves es una zona especialmente densa de la Vía Láctea, no su núcleo. Solo el infrarrojo y las ondas de radio atraviesan esa cortina.

Ante la imposibilidad de ver el objeto, dos equipos rivales decidieron mirar lo que lo rodea. Desde principios de los noventa, uno dirigido por Reinhard Genzel en Alemania y otro por Andrea Ghez en Estados Unidos empezaron a fotografiar cada año el mismo puñado de estrellas del centro galáctico, conocidas como el cúmulo S. Año tras año, década tras década, fueron dibujando sus trayectorias.

Lo que salió es la prueba más limpia que existe. Esas estrellas describen elipses cerradas alrededor de un punto donde no se ve nada, y de la forma y el período de una órbita se deduce directamente la masa del cuerpo central. El caso estrella, nunca mejor dicho, es S2: completa una vuelta cada 16 años, así que los astrónomos han podido seguir su órbita entera más de una vez. Genzel y Ghez compartieron el Nobel de Física de 2020 por ese trabajo.

Fíjate en el circulito verde junto al agujero negro: es la órbita de Neptuno dibujada a la misma escala. Todo nuestro sistema solar cabría holgadamente dentro del punto más cercano al que llega S2, y aun así esa estrella está siendo zarandeada a más de siete mil kilómetros por segundo por algo que no emite luz. En 2018, cuando S2 pasó por su punto más próximo, se midió además el corrimiento al rojo gravitacional de su luz, exactamente el que predice la relatividad general. La teoría de Einstein funciona también junto a un agujero negro supermasivo.

La fotografía que parecía imposible

El 12 de mayo de 2022 se publicó la imagen. Un anillo naranja borroso alrededor de una sombra oscura, muy parecido al de la primera fotografía de un agujero negro, la de M87 en 2019. Conviene entender qué se está viendo: no es el agujero negro, que por definición no emite nada, sino la silueta que su horizonte de sucesos recorta contra el gas caliente que lo rodea.

La dificultad técnica es difícil de exagerar. Sagitario A* ocupa en el cielo unos 52 microsegundos de arco, el equivalente a mirar un dónut colocado en la superficie de la Luna. Ningún telescopio individual puede resolver eso, así que se combinaron ocho observatorios repartidos por el planeta, desde Chile hasta el Polo Sur, sincronizados con relojes atómicos. Al procesar sus datos conjuntamente se obtiene la resolución de un telescopio del tamaño de la Tierra.

El gigante que no está tan dormido

Durante años, la descripción estándar fue que Sagitario A* es un agujero negro tranquilo. Y en términos comparativos lo es: consume una cantidad ridícula de materia para su tamaño, y su brillo es una fracción minúscula de lo que podría emitir. Nada que ver con los núcleos galácticos activos, esos centros que devoran materia sin parar y disparan chorros de miles de años luz.

Pero «tranquilo» resultó ser una palabra engañosa. Las observaciones del telescopio James Webb han encontrado que el disco de gas que lo rodea está permanentemente en erupción: parpadeos débiles que duran veinte segundos, destellos brillantes de varias horas y episodios que se prolongan durante meses. El recuento habla de cinco o seis destellos importantes al día, muchos más de los que anticipaban los modelos, que suponían largos periodos de calma entre eventos.

A eso se suma la primera detección de un destello en infrarrojo medio, una franja del espectro que faltaba por cubrir y que conecta lo que se ve en ondas milimétricas con lo que se ve en infrarrojo cercano. La imagen que emerge no es la de un objeto dormido, sino la de uno que mordisquea constantemente lo que tiene alrededor sin llegar a darse un banquete.

Lo que fue, y ya no es

Hay motivos para pensar que Sagitario A* no siempre estuvo tan comedido. En 2010, el telescopio espacial Fermi encontró algo enorme y desconcertante: dos burbujas de gas emisor de rayos gamma que salen del centro galáctico hacia arriba y hacia abajo, perpendiculares al disco, y que miden unos 25.000 años luz cada una. Juntas abarcan más de la mitad del tamaño de toda la estructura de la Vía Láctea.

La interpretación más aceptada es que son la cicatriz de un episodio en el que nuestro agujero negro sí devoró materia a gran escala y expulsó el exceso en dos chorros colosales, hace algunos millones de años. Hay indicios de erupciones mucho más recientes: ciertas nubes de gas del centro galáctico brillan en rayos X de una forma que se explica bien como un eco, luz emitida por Sagitario A* hace unos siglos y que ahora nos llega rebotada.

Lo que todavía no sabemos

A qué velocidad gira. Un agujero negro solo tiene tres propiedades —masa, giro y carga— y de Sagitario A* conocemos bien la primera. Para el giro, los modelos que encajan con todas las observaciones apuntan a valores entre 0,5 y 0,94 en la escala que va de cero a uno, es decir, rotación rápida, y a que lo estamos viendo casi de frente, con menos de 30 grados de inclinación. Son rangos, no medidas.

Tampoco se entiende por qué come tan poco. Hay gas de sobra a su alrededor, y sin embargo la tasa a la que lo engulle es ínfima comparada con la de los cuásares y otros objetos compactos muy activos. Algo devuelve la mayor parte de ese material al exterior antes de que cruce el punto de no retorno, y los detalles de ese mecanismo son objeto de discusión.

Y queda la pregunta de fondo, que vale para todos: qué hay realmente dentro. La relatividad general predice una singularidad, un punto de densidad infinita, y los infinitos en física suelen significar que a la teoría le falta algo. Para saberlo haría falta una descripción cuántica de la gravedad que nadie tiene. Mientras tanto, todo lo demás sobre estos objetos está en la guía sobre qué es un agujero negro.