Fotografiado por primera vez el polvoriento 'dónut' alrededor de un gigantesco agujero negro

Es una característica clave de las poderosas radio galaxias

¿Qué tienen en común las radio galaxias, los quásares, los blazars, las galaxias Seyfert y los núcleos galácticos activos? Resulta que todo: son nombres diferentes para los mismos objetos celestes vistos desde diferentes ángulos.

Ahora, cuanto estamos esperando otro descubrimiento sobre los agujeros negros, los astrónomos han imaginado por primera vez, directamente la última pieza del rompecabezas que los une a todos: un polvoriento dónut de material que rodea a un agujero negro supermasivo.

La mayoría de las galaxias tienen en sus corazones agujeros negros supermasivos, y en muchos casos la intensa gravedad atrae material, que se arremolina alrededor de él como un disco de acreción. Cuando estos residuos caen en el agujero negro, se calientan y brillan. Al mismo tiempo, muchos de estos objetos también están arrojando chorros de material a casi la velocidad de la luz.

Todos estos objetos se conocen ampliamente como núcleos galácticos activos (AGN, por sus singlas en inglés), pero de manera algo confusa tienen muchos nombres diferentes, dependiendo de cómo se vean desde aquí en la Tierra. Los AGN más brillantes se llaman quásares, mientras que los blazars son aquellos con un chorro que simplemente apunta directamente hacia nosotros. Las galaxias Seyfert son básicamente cuásares con galaxias anfitrionas visibles, mientras que las radio galaxias son particularmente altas en las frecuencias de radio.

Pero para que funcione este "modelo unificado", hace mucho tiempo que los astrónomos propusieron que un componente clave de AGN era un toro, una espesa nube de polvo y gas en forma de rosquilla que rodea toda la estructura. Esto explica por qué mirar AGNs desde diferentes ángulos hace que parezcan ser diferentes tipos de objetos.

Si estamos mirando a través del centro del toro, por ejemplo, vemos la luz brillante como un quásar, mientras que si estamos mirando de lado, el dónut polvoriento oscurece la luz y solo pasan las frecuencias de radio, creando una "radio galaxia".

El problema es que nadie ha imaginado un toro directamente. Han sido vistos indirectamente en galaxias como M77, pero ahora los investigadores del Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) han podido ver uno correctamente.

"El toro es una parte esencial del fenómeno AGN, y existe evidencia de tales estructuras en AGNs cercanos de baja luminosidad, pero nunca antes hemos visto directamente uno en una radio galaxia tan brillante", dice Chris Carilli, autor principal del estudio. "El toro ayuda a explicar por qué los objetos conocidos con diferentes nombres en realidad son la misma cosa, solo que observados desde una perspectiva diferente".

Para capturar la imagen de un toro, el equipo miró a un brillante AGN en el corazón de la galaxia Cygnus A. ubicada a 760 millones de años luz de la Tierra, esta galaxia alberga un agujero negro supermasivo con una masa de 2.5 billones de soles, y resulta que es un toro absolutamente masivo.

El equipo usó el telescopio Very Large Array (VLA) para mirar en el centro de Cygnus A. El toro apareció como una nube de polvo con un radio de 900 años luz.

"Cygnus A es el ejemplo más cercano de una poderosa galaxia emisora de radio: 10 veces más cercana que cualquier otra con una emisión de radio similarmente poderosa", dice Rick Perley, coautor del estudio. "Esa proximidad nos permitió encontrar el toro en una imagen VLA de alta resolución del núcleo de la galaxia. Hacer más trabajo de este tipo en objetos más débiles y más distantes requerirá casi seguramente la mejora de la magnitud y la resolución que traería el Next Generation Very Large Array (ngVLA)".

Una intrigante nota lateral es el otro punto brillante visible en la esquina inferior derecha de las imágenes. Este es un segundo agujero negro supermasivo, según el equipo, que acaba de iniciarse cuando encuentra material para comerse. Esto sugiere que Cygnus A colisionó con otra galaxia en el pasado astronómico reciente.

Los resultados aparecen en el Astrophysical Journal Letters: Imaging the Active Galactic Nucleus Torus in Cygnus A