Imaginemos una ameba que expulsa chorros de energía que se extienden por todo el ancho de la Tierra. Eso es lo que está sucediendo a unos 7.500 millones de años luz de distancia, en una escala mucho mayor, donde un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia está expulsando chorros de partículas y energía de alta velocidad Se trata de un agujero negro que se extiende a lo largo de 23 millones de años luz de espacio, es decir, unas 140 veces el ancho de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Es el par de chorros de agujeros negros más largo que se ha descubierto hasta ahora y podría arrojar luz sobre cómo los agujeros negros supermasivos han esculpido no solo sus galaxias anfitrionas, sino también las estructuras más grandes del universo.
El astrofísico de Caltech Martijn Oei y sus colegas publicaron su trabajo En el diario Naturaleza.
Esta ilustración del artista muestra cómo podría verse uno de los chorros de Porfirión cerca de su fuente; la flecha naranja de la izquierda apunta al agujero negro supermasivo.
DESY/Laboratorio de Comunicación Científica/Oei et al.
Conoce a un monstruo cósmico: Porfirión
Oei y sus colegas utilizaron el Low Frequency Array (una extensa red de antenas parabólicas repartidas por ocho países europeos) para escanear una franja del cielo en busca de ondas de radio largas y continuas procedentes de agujeros negros supermasivos que se alimentan de las entrañas de sus galaxias anfitrionas. Encontraron más de 8.000 pares de lo que los astrónomos llaman chorros relativistas: haces de energía y partículas cargadas a alta velocidad que salen disparados desde los polos de un agujero negro supermasivo. Y un par monstruoso de chorros relativistas tiene una envergadura combinada de unos 23 millones de años luz.
“La Vía Láctea sería un pequeño punto en esas dos erupciones gigantes”.
En otras palabras, un agujero negro está continuamente expulsando energía y plasma al espacio a una distancia 140 veces mayor que toda nuestra galaxia, y lleva consigo la energía de billones de estrellas. Oei y sus colegas apodaron a la pareja Porfirión.
“La Vía Láctea sería un pequeño punto en esas dos erupciones gigantes”, dice Oei en un comunicado.
El equipo de astrofísicos utilizó un grupo de otros telescopios (el radiotelescopio gigante de ondas métricas en la India, un instrumento en el observatorio Kitts Peak en Arizona y el observatorio Keck en Hawai) para localizar la fuente de los chorros masivos. También utilizaron la masa y la energía de los chorros para calcular cuánta materia había “comido” ya el agujero negro. Resulta que el agujero negro supermasivo que expulsa estos chorros gigantescos tiene más de mil millones de millones (un quintillón, si te sientes elegante) de veces la masa de nuestro Sol, y está ocupado alimentándose de gas y estrellas en el corazón de una galaxia diez veces más masiva que la nuestra, a unos 7.500 millones de años luz de distancia y a medio camino a través del universo.
Los agujeros negros supermasivos son comedores voraces pero desordenados. A medida que el material se va desplazando en espiral hacia el agujero negro, libera energía, y parte de esa energía alimenta chorros gemelos que expulsan gas al espacio en direcciones opuestas a casi un cuarto de la velocidad de la luz. Una enorme cantidad de energía, en todas las longitudes de onda, desde las ondas de radio hasta los rayos gamma, se va con ellos.
Según los cálculos de Oei y sus colegas, Porfirión debe haber estado arrojando partes de su comida en sus enormes chorros durante aproximadamente mil millones de años para crear las gigantescas erupciones de energía y partículas cargadas que se extienden por todo el cosmos y que los astrónomos ven hoy.
“Todos estos chorros comienzan siendo pequeños y van creciendo con el tiempo”, afirma en una conferencia de prensa el astrónomo de la Universidad de Hertfordshire Martin Hardcastle, coautor del estudio reciente. “Cuanto más potente sea el chorro, más rápido se expandirá. Esa gran potencia junto con ese largo período de tiempo determinan la longitud del sistema de chorros”.
Y las alas de Porfirión se extienden lo suficiente como para cortar las vastas estructuras que forman el andamiaje del universo mismo.
Esta ilustración del artista muestra cómo se ve Porfirión en relación con la estructura a gran escala del universo que lo rodea; los filamentos de luz están formados por galaxias unidas por la gravedad.
Oei y otros, 2024
¿Magnetizar el andamiaje del universo?
Cuando los chorros de un agujero negro supermasivo salen disparados hacia el espacio, llevan consigo partículas cargadas, energía y campos magnéticos. Todas esas cosas tienen un impacto en el espacio por el que pasan. Los físicos ya saben que los chorros de un agujero negro Puede determinar cómo evoluciona su galaxia anfitriona.e incluso impactar el vecindario intergaláctico cercano.
Ahora, Porfirión demuestra que los chorros más grandes y poderosos pueden tener el alcance suficiente para influir en la estructura a gran escala del propio universo: la red cósmica, que es una red de filamentos a lo largo de los cuales se disponen las galaxias y los cúmulos de galaxias, con enormes vacíos entre ellos. Los chorros de Porfirión alcanzan aproximadamente un tercio del recorrido del vacío cósmico más cercano. Y eso hace que Oei y sus colegas piensen que los agujeros negros supermasivos con enormes chorros como Porfirión podrían afectar a la estructura a gran escala del universo, especialmente al propagar los campos magnéticos hacia los vacíos y filamentos circundantes.
Esto es especialmente cierto porque el universo se está expandiendo. Hace seis mil millones de años luz, cuando las ondas de radio que Oei y sus colegas observaron originalmente salieron de Porfirión, el universo era un lugar mucho más pequeño, lo que significa que chorros relativistas gigantes habrían podido atravesar incluso su enorme tamaño. Mientras tanto, las propiedades magnéticas de la red cósmica afectan a las galaxias, a las estrellas dentro de esas galaxias y a los planetas que orbitan alrededor de esas estrellas.
“Las cosas pequeñas y las grandes del universo están íntimamente conectadas”, dijo Oei durante una reciente conferencia de prensa.
¿Que sigue?
Oei y sus colegas esperan comprender más sobre cómo sucede ese proceso, lo que significa que necesitarán encontrar muchos más monstruos cósmicos como Porfirión.
Hasta ahora, el sondeo LOFAR sólo ha cubierto alrededor del 15 por ciento del cielo, pero sigue buscando. Oei y sus colegas dicen que sus 8.000 pares gigantes de chorros relativistas, incluido Porfirión, son “sólo la punta del iceberg”. El equipo estima que podría haber al menos 100.000, y hasta un millón, más de estos sistemas de chorros gigantescos en el universo relativamente cercano.
“Son realmente interesantes en sí mismos”, dice Hardcastle. “¿A quién no le gustan los chorros gigantes que salen de los agujeros negros?”
