El agujero negro M87*, situado en el centro de la galaxia elíptica Messier 87, fue el primero en ser fotografiado directamente por la humanidad en 2019. Desde entonces se ha convertido en un referente para estudiar estos objetos extremos que fue incluso mejorado con IA. Con una masa de 6.500 millones de soles, este coloso cósmico no solo domina su entorno galáctico, sino que también ofrece una oportunidad única para investigar cómo funcionan los agujeros negros en detalle. Un nuevo estudio ha logrado ahora medir con precisión su velocidad de rotación y su ritmo de alimentación, dos parámetros clave que hasta ahora solo se conocían de forma aproximada.
Mediante el análisis de la diferencia de brillo entre ambos lados del anillo observado por el Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT), los investigadores dedujeron que ese brillo desigual no es casual. Se trata de un fenómeno conocido como “efecto Doppler relativista”, que provoca que el material que se acerca al observador aparezca mucho más brillante que el que se aleja.
Este contraste permite medir la velocidad de rotación del plasma más cercano al agujero negro. Según los cálculos del equipo, la materia gira a un 14 % de la velocidad de la luz, es decir, a unos 42 millones de metros por segundo. Esta cifra permite derivar una propiedad fundamental del agujero negro: su parámetro de giro, o spin. El resultado: una estimación de spin de 0,8 en una escala cuyo máximo teórico es 1.
En palabras del estudio: “estimamos que VR es aproximadamente 0,14c”, siendo VR la velocidad en el borde interno del disco.
Cómo calcular el giro de algo que no se ve
Medir el spin de un agujero negro no es tarea fácil. A diferencia de la masa o el tamaño aparente de su sombra, el giro no se puede observar directamente, sino que debe inferirse a partir de modelos teóricos y datos indirectos. En este caso, los autores del estudio utilizaron imágenes obtenidas en 2017 y 2018 por el EHT, comparando la posición del brillo máximo del anillo de plasma en ambos años.
Además del análisis del brillo, también tuvieron en cuenta los patrones de polarización de la luz, que reflejan la orientación del campo magnético del disco. Estos campos actúan como una especie de mapa del movimiento del gas que cae hacia el agujero negro. Asumiendo que el material está ionizado (como indican otros estudios previos) y que se mueve siguiendo el campo magnético, el equipo pudo estimar la velocidad de caída de la materia.
El resultado es que la materia cae a una velocidad de 70 millones de metros por segundo, o el 23 % de la velocidad de la luz, un dato que refuerza la imagen de un sistema dinámico y extremo, donde la física opera al límite de lo conocido.
¿Cuánta materia puede tragar un agujero negro así?
Uno de los datos que más curiosidad despierta es el ritmo al que el agujero negro engulle materia. Para estimarlo, los investigadores partieron de la velocidad de acreción mencionada antes y combinaron ese dato con la densidad estimada del plasma que forma el disco.
En este cálculo se contemplaron dos escenarios: uno de disco delgado y otro de disco grueso. La diferencia entre ambos afecta al volumen de materia que puede entrar por segundo. Usando el modelo más conservador, la tasa mínima de acreción se sitúa en 0,00004 masas solares por año, y en el extremo superior, alcanza hasta 0,4 masas solares por año.
Aunque estas cifras pueden parecer enormes, están muy por debajo de lo que se considera el “límite de Eddington”, el umbral teórico a partir del cual la presión de radiación impediría que más materia siguiera cayendo. Es decir, el agujero negro de M87 está actualmente en una fase tranquila, absorbiendo materia de forma relativamente estable.
Además, según los autores, “esto se encuentra dentro del mismo rango que la potencia del chorro”, en referencia al gigantesco haz de partículas que emerge del centro de M87 y se extiende durante miles de años luz.
El chorro de M87: una conexión energética
Una de las preguntas abiertas en astrofísica es qué relación hay entre los discos de acreción y los chorros relativistas que emanan de los núcleos galácticos activos. En este caso, los nuevos cálculos dan una pista importante.
El estudio muestra que la energía generada por la materia que cae en el agujero negro coincide con la energía del chorro observado en M87, que ya se había estimado en trabajos anteriores. Esta coincidencia sugiere que el chorro no es un fenómeno aparte, sino una consecuencia directa del proceso de alimentación del agujero negro.
Este tipo de resultados son fundamentales para construir modelos que expliquen la formación y evolución de galaxias enteras, ya que los agujeros negros supermasivos parecen tener un papel crucial en ese proceso. Sus chorros pueden barrer grandes cantidades de gas interestelar, regulando la formación de estrellas y modificando el entorno galáctico.
Una técnica que podría aplicarse a otros agujeros negros
Hasta ahora, la medición del spin de un agujero negro supermasivo requería modelos complejos o técnicas indirectas basadas en la emisión de rayos X. Sin embargo, el método usado en este trabajo, basado en la imagen directa del disco de acreción y el análisis del efecto Doppler, abre una nueva vía para estudiar el giro de otros agujeros negros observables con el EHT o instrumentos similares.
El propio artículo científico señala que “nuestro valor de 0,8 parece ser un límite inferior”, lo que implica que el agujero negro podría estar girando incluso más rápido, rozando el valor teórico máximo de 0,998.
Esto convierte a M87* en un auténtico laboratorio cósmico para estudiar la relatividad general, la dinámica de fluidos extremos y los campos magnéticos más intensos del universo. Y aunque ya no nos sorprenda ver su imagen, cada nuevo análisis revela detalles que antes permanecían ocultos.
Referencias
- Michael Drew, Joshua S. Stanway, Brett A. Patterson, Timothy J. Walton y Derek Ward-Thompson. New estimates of the spin and accretion rate of the black hole M87∗. arXiv preprint arXiv:2505.17035v1. 7 de mayo de 2025. https://doi.org/10.48550/arXiv.2505.17035.
Cortesía de Muy Interesante
Dejanos un comentario: