Los agujeros negros supermasivos son notoriamente comedores desordenados, pero el gigante en el corazón de la galaxia espiral NGC 3783 realmente se lleva la palma, y luego lo arroja al espacio a una quinta parte de la velocidad de la luz.
Los astrónomos detectaron recientemente un vendaval de partículas calientes y cargadas que surgieron de este agujero negro después de una poderosa llamarada de rayos X que ocurrió apenas unas horas antes. Como lo describió en un comunicado uno de los coautores del estudio, Matteo Guainazzi, imagina una tormenta cósmica “similar a las llamaradas que surgen del sol, pero en una escala casi demasiado grande para imaginar”. Guainazzi es científico del proyecto del telescopio de rayos X XRISM de la Agencia Espacial Europea, que condujo a estos resultados.
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Desatando una tormenta cósmica
Los astrónomos que utilizaron XRISM detectaron por primera vez un breve pero intenso estallido de radiación de rayos X que brotaba del área alrededor del agujero negro. Unas horas más tarde, XRISM captó la ráfaga de viento desatada desde la misma zona a 216 millones de kilómetros por hora. Los instrumentos de XRISM midieron la velocidad y la estructura del viento y localizaron su origen, mientras que los instrumentos del telescopio de rayos X XMM-Newton ayudaron a medir la extensión de la tormenta cósmica. El astrofísico holandés de la Organización de Investigación Espacial Liyi Gu, otro autor del estudio, y sus colegas dicen que el proceso que generó la tormenta no es muy diferente del proceso que causa las erupciones solares y las eyecciones de masa coronal de nuestro propio sol, solo que en una escala gigantesca.
“Los vientos alrededor de este agujero negro parecen haber sido creados cuando el enredado campo magnético del núcleo galáctico activo se ‘desenroscó’ repentinamente”, dijo Guainazzi.
El campo magnético alrededor de nuestro sol es algo inquieto. Está en constante movimiento y, a veces, las líneas de su campo magnético se rompen y luego se vuelven a conectar. Esa violenta separación y unión desencadena una llamarada solar, una breve explosión de radiación de la superficie del sol. El mismo proceso a menudo arroja una masa masiva de plasma (partículas de gas cargadas eléctricamente) al espacio.
Pero el agujero negro supermasivo que acecha en el núcleo de NGC 3783 tiene 30 millones de veces la masa de nuestro humilde sol, y el campo magnético que se retuerce es millones de veces más fuerte, por lo que cuando sus líneas se rompen y se vuelven a conectar, la llamarada resultante es una erupción de un poder casi insondable.
Y, mientras una típica eyección de masa coronal surge de nuestro sol a más de 3 millones de millas (4,8 millones de kilómetros) por hora, recuerde cómo la ráfaga de viento del agujero negro supermasivo de NGC 3783 registró más de 134 millones de millas por hora. Eso es aproximadamente 0,2 C, o el 20% de la velocidad de la luz (apenas lo suficientemente rápido como para ser considerado relativista, si estamos contando).
Las rabietas supermasivas y el destino de las galaxias
Los agujeros negros supermasivos (al menos los que extraen activamente material de sus galaxias anfitrionas) son conocidos por producir chorros relativistas: corrientes de plasma que explotan en direcciones opuestas a sus polos magnéticos. Algunos pares de chorros relativistas pueden extenderse a lo largo de más de un millón de años luz, más ancho que los brazos de sus galaxias anfitrionas. Estos chorros pueden alcanzar velocidades mucho más cercanas a la velocidad de la luz y durar mucho más que esta reciente explosión única, pero están impulsados (en parte) por procesos similares a los que suceden en el campo magnético alrededor de un agujero negro supermasivo.
Los chorros relativistas y las llamaradas apenas relativistas como esta no son los únicos procesos que ocurren alrededor de los bordes de los agujeros negros supermasivos. El área del espacio cercana a un agujero negro, llamada disco de acreción, es una región donde danzan poderosas líneas de campo magnético y donde la materia se acelera a velocidades verdaderamente ridículas a medida que cae hacia el agujero negro, y donde esa velocidad, y ocasionales ráfagas de energía, pueden arrojar esa materia al espacio y, a veces, fuera de su galaxia anfitriona por completo.
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Esta explosión de viento cósmico observada recientemente ofrece a los astrofísicos una idea de los detalles mecánicos de al menos uno de estos procesos, y podría ayudar a desentrañar algunas de las formas en que los hábitos alimentarios voraces pero a menudo desordenados de un agujero negro supermasivo dan forma al futuro de su galaxia.
Si un agujero negro atrae demasiado material demasiado rápido, o si arroja demasiado material fuera de su galaxia anfitriona, puede cortar su propio suministro de alimentos y detener la formación de estrellas en la galaxia. Por otro lado, empujar ráfagas de plasma hacia la galaxia puede desencadenar nuevas ondas de formación estelar. Es un circuito de retroalimentación complicado y los físicos quieren comprenderlo con más detalle.
“Los núcleos galácticos activos y ventosos también desempeñan un papel importante en cómo evolucionan sus galaxias anfitrionas con el tiempo y cómo forman nuevas estrellas”, dijo la investigadora de la ESA Camille Diez, coautora del estudio, en un comunicado de prensa reciente. “Debido a que son tan influyentes, saber más sobre el magnetismo de los núcleos galácticos activos y cómo provocan vientos como estos es clave para comprender la historia de las galaxias en todo el universo”.
El 9 de diciembre se publicó un artículo sobre este trabajo en la revista Astronomy and Astrophysics.