Un supermasivo agujero negro El lanzamiento de chorros astrofísicos al espacio ha creado la mayor estructura de origen galáctico que hayamos visto jamás.
Se le ha dado nombre Porfiriónen honor al rey de los gigantes en la mitología griega, y se extiende, en total, unos 7 megaparsecs a través del espacio-tiempo. Eso supone la friolera de 23 millones de años luz de un extremo al otro. convirtiéndolo en una parte importante de la red cósmica que Conecta el Universo.
“Porfirión demuestra que las cosas pequeñas y las grandes del universo están íntimamente conectadas. Estamos viendo un único agujero negro que produce una estructura de una escala similar a la de los filamentos y los vacíos cósmicos”, dijo a ScienceAlert el astrónomo Martijn Oei, de la Universidad de Leiden (Países Bajos) y Caltech.
“Si reducimos los chorros al tamaño de la Tierra y del agujero negro, éste tendría un tamaño de 0,2 milímetros: el tamaño de una ameba o de un ácaro de la piel. Así que estos chorros gigantes son increíbles: ¡es como si una sola ameba fuera capaz de generar una poderosa fuente de energía del tamaño de toda la Tierra!”
Es un descubrimiento maravilloso que plantea muchas preguntas, porque no es una anomalía, sino que surge poco después de… Alcioneouna galaxia con chorros que se extienden a lo largo de 16 millones de años luz. Esto significa que los ingredientes para generar chorros de agujeros negros “imposibles” (tan grandes que pensábamos que no podrían existir) pueden ser en realidad bastante normales en el Universo.
Chorros astrofísicos que se crean por agujeros negros tienen mecanismos de formación que no entendemos muy bien.
Sabemos que, cuando un agujero negro se alimenta, parte del material del borde interior del disco que gira y cae sobre el agujero negro se desvía y acelera a lo largo de las líneas del campo magnético hacia los polos, donde es lanzado al espacio en forma de potentes chorros de plasma y campo magnético, viajando a un porcentaje significativo de la velocidad de la luz.
Estos chorros se encuentran por todo el Universo. Los agujeros negros supermasivos atraviesan períodos de alimentación y crecimiento, y los chorros son una consecuencia natural. Pero los chorros de Alcioneo y Porfirión presentan varios desafíos.
La primera es que, para generar chorros tan grandes, el agujero negro necesita estar alimentándose continuamente –lo que implica una enorme reserva de material– durante un periodo de unos mil millones de años, y eso no es lo típico, aunque obviamente no es imposible, porque estamos viendo los resultados.
La otra es la longitud de los chorros. Estamos mirando hacia atrás 7.500 millones de años para ver Porfirión, una época en la que el espacio intergaláctico era más denso que hoy. Y cuanto más se alarga un chorro, más inestable se vuelve. Una vez que se introduce una inestabilidad, el chorro debería desintegrarse.
“Tanto el trabajo en papel como las simulaciones numéricas de la física de los chorros sugieren que estos son estructuras inestables: una vez perturbadas, las perturbaciones tienden a crecer y no a disminuir”, dijo Oei.
“Al final, los chorros se destruyen. Por lo tanto, estas inestabilidades (magneto)hidrodinámicas, junto con el tiempo limitado de abastecimiento de combustible de los chorros (que, sin embargo, puede extenderse a miles de millones de años) probablemente establezcan un ‘límite superior’ aproximado para el crecimiento de los chorros, aunque no estamos seguros de dónde está ese límite”.
Cómo los chorros de Alcioneo y Porfirión permanecieron estables a lo largo de distancias tan vastas del espacio-tiempo es un misterio.
Pero podrían estar dándonos algunas pistas sobre cómo está estructurado el Universo. A lo largo de cada época del espacio-tiempo se extiende una estructura llamada red cósmica, un enorme sistema de filamentosque consta de materia oscura que acorrala gravitacionalmente a las galaxias; los centros de los cúmulos de galaxias donde se encuentran estos filamentos; y las enormes vacíos entre los filamentos.
La longitud de los chorros de Porfirión, según los cálculos del equipo, es aproximadamente el 66 por ciento del radio de el vacío en el que se encontraba Porfirión en ese momento.
Esto sugiere que estos megachorros podrían estar desempeñando un papel en la configuración de la red cósmica. Según los investigadores, podrían ser responsables de las temperaturas extrañamente altas detectadas en los vacíos y de las estructuras de campo magnético que se encuentran en ellos. Estas características podrían haber sido colocadas allí por los chorros.
Esto es especialmente interesante, porque el agujero negro es de un tipo que se ve con bastante frecuencia en el universo primitivo: un agujero negro activo en modo radiativo, que genera mucha radiación. Esto podría significar que había muchos más chorros enormes en el universo primitivo de lo que creemos, desempeñando un papel importante en la creación de la red cósmica.
Incluso más tarde, cree el equipo de investigación, el cosmos podría estar repleto de tales galaxias.
“Creo que las galaxias con chorros gigantes son más comunes de lo que creemos”, dijo Oei.
“Esto se debe a que los sistemas de chorros gigantes se vuelven más difíciles de observar a medida que crecen. También son más difíciles de observar en el Universo más distante. Por lo tanto, el número de chorros gigantes detectados en este momento está limitado por nuestras capacidades instrumentales. Una vez que los instrumentos mejoren en los próximos años, espero que se encuentren muchas más galaxias con chorros gigantes”.
Y con ellos, ojalá, algunas respuestas a estas desconcertantes y hermosas preguntas.
La investigación del equipo ha sido publicada en Naturaleza.