Un equipo científico internacional, en el que participa personal investigador del Instituto de Astrofísica de canarias (IAC) y del Gran Telescopio Canarias (GTC), ha observado un cambio drástico en un agujero negro supermasivo. Situado a unos 10.000 millones de años luz de distancia, el objeto se atenuó hasta alcanzar aproximadamente una vigésima parte de su brillo anterior en tan solo dos décadas, un intervalo extraordinariamente corto a escala cósmica.

El descubrimiento se realizó en el marco de un proyecto de observación colaborativo que integra el telescopio Subaru de Japón y el GTC del Observatorio del Roque de los Muchachos, en La Palma, junto con contribuciones de otros observatorios de todo el mundo. Al combinar estudios de campo amplio del cielo con observaciones de seguimiento detalladas, el equipo pudo reconstruir cómo evolucionó a lo largo del tiempo la actividad de este lejano agujero negro.

Cuando un gigante cósmico se queda sin combustible

En el centro de muchas galaxias se encuentran agujeros negros supermasivos con una masa millones o incluso miles de millones de veces superior a la del Sol. Cuando grandes cantidades de gas caen hacia ellos, el material forma un disco caliente en rotación que brilla intensamente a través del Universo. Estas regiones luminosas se conocen como núcleos galácticos activos.

Durante décadas, se creyó que esas fases activas duraban cientos de miles o incluso millones de años, un periodo demasiado largo como para que se pudieran observar cambios significativos a lo largo de una vida humana. Las nuevas observaciones cuestionan esa visión. “Es como si un potente motor cósmico empezara de repente a quedarse sin combustible”, explica Tomoki Morokuma, investigador del Instituto Tecnológico de Chiba (Japón) que ha liderado el estudio. “Estamos viendo pruebas sólidas de que el flujo de gas que alimenta al agujero negro se redujo muy rápidamente”, añade.

No es simplemente un juego de luces

Los agujeros negros activos suelen presentar pequeñas fluctuaciones en su brillo, y algunos sistemas dominados por potentes chorros pueden variar drásticamente en períodos cortos. Sin embargo, las nuevas observaciones revelan un fenómeno fundamentalmente diferente. 

Utilizando datos que abarcan desde la luz óptica e infrarroja hasta observaciones de radio y rayos X, el equipo descubrió que el oscurecimiento no puede explicarse por el polvo que bloquea temporalmente la visión ni por cambios en la emisión de los chorros. En cambio, las pruebas indican que el propio disco de acreción, la estructura en la que el gas gira en espiral hacia el interior antes de caer en el agujero negro, se debilitó significativamente.

El equipo estima que la velocidad a la que la materia fluía hacia el agujero negro podría haber disminuido hasta cincuenta veces en tan solo unos pocos años en el propio marco de referencia del objeto. Un cambio intrínseco tan rápido sugiere una interrupción importante en el suministro de gas que llega al centro de la galaxia.

Una colaboración a escala mundial

Para detectar este fenómeno excepcional fue necesario comparar observaciones separadas por décadas. Las imágenes de campo amplio obtenidas con el Subaru permitieron al equipo identificar por primera vez este objeto inusual al contrastar datos recientes con estudios celestes anteriores, entre ellos los del Sloan Digital Sky Survey.

Las observaciones de seguimiento realizadas con el CTC, el telescopio óptico e infrarrojo más grande del mundo, proporcionaron las mediciones cruciales necesarias para comprender cómo estaba evolucionando el entorno del agujero negro. “Los datos de las observaciones infrarrojas del GTC fueron fundamentales para demostrar que todo el motor central se estaba desvaneciendo, no solo una parte”, afirma Nieves Castro Rodríguez, astrónoma del GTC y coautora del artículo.

Al combinar los puntos fuertes de diferentes observatorios, el equipo reconstruyó la historia a largo plazo del sistema y descartó otras posibles explicaciones. “Este descubrimiento demuestra que solo mediante la cooperación internacional entre observatorios podemos captar fenómenos cósmicos excepcionales que, de otro modo, pasarían completamente desapercibidos”, afirma Josefa Becerra González, investigadora del IAC y coautora del artículo.

Observar cómo cambian los agujeros negros en tiempo real

En los últimos años, se ha comenzado a descubrir que algunos agujeros negros activos pueden sufrir transformaciones sorprendentemente rápidas. Estudios anteriores han revelado cambios drásticos en galaxias activas cercanas, lo que sugiere que el crecimiento de los agujeros negros supermasivos podría ser mucho más dinámico de lo que se creía.

“Solíamos pensar que los agujeros negros supermasivos solo cambiaban a lo largo de escalas de tiempo extremadamente largas”, afirma José Acosta Pulido, investigador del IAC y coautor del artículo. “Pero este descubrimiento, junto con algunos hallazgos previos sobre los muy pocos núcleos galácticos activos que cambian de aspecto, sugiere que algunos de ellos pueden alternar entre estados activos y tranquilos en tan solo unos pocos años”, destaca.

Una nueva era de descubrimientos

Las observaciones de campo amplio, que capturan vastas áreas del cielo de una sola vez, se han convertido en un enfoque fundamental de la astronomía óptica moderna. Este estudio demuestra cómo la combinación de datos de diferentes épocas y longitudes de onda puede revelar cambios a largo plazo en los núcleos galácticos que, de otro modo, permanecerían ocultos. 

Con instrumentos como la Hyper Suprime-Cam de Subaru y futuros estudios de alta sensibilidad como el Observatorio Vera C. Rubin (LSST), Euclid y el Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA, se espera descubrir muchos más núcleos galácticos activos en estados de baja actividad o incluso “apagados”. Los estudios estadísticos de dichos objetos ayudarán a revelar las condiciones físicas en las que se detiene o se reanuda el suministro de gas a los agujeros negros supermasivos, ofreciendo una nueva perspectiva sobre cómo crecen estos gigantes cósmicos e influyen en sus galaxias anfitrionas.

Al mismo tiempo, la elaboración de nuevos modelos teóricos capaces de explicar los rápidos cambios observados en este estudio sigue siendo un reto importante para los astrofísicos. Toshihiro Kawaguchi, de la Universidad de Toyama, quien contribuyó principalmente a la interpretación teórica, explica: “Este objeto muestra cambios demasiado rápidos como para ser explicados por los modelos estándar, y servirá de referencia a la hora de elaborar nuevos marcos teóricos. Investigaremos qué condiciones físicas pueden reproducir los datos observados”.

Cada nuevo descubrimiento acerca a los científicos a responder una de las preguntas fundamentales de la astronomía moderna: cómo crecen los agujeros negros más grandes del Universo y cómo se detienen.

Artículo: Tomoki Morokuma et al. “A possible shutting-down event of mass accretion in an active galactic nucleus at z~1.8”, Publications of the Astronomical Society of Japan (PASJ), Volume 77, Issue 6, 2025. DOI: https://doi.org/10.1093/pasj/psaf115

Contacto en el IAC:
Josefa Becerra González, jbecerragonzalez [at] gmail.com (jbecerragonzalez[at]gmail[dot]com)
José Acosta Pulido, jose.acosta [at] iac.es (jose[dot]acosta[at]iac[dot]es)