Los científicos han medido el tamaño de una «pista de despegue» que en la naturaleza acelera a las partículas hasta velocidades próximas a las de la luz

Representación artística de un jet expulsado de V404 Cygni - Gabriel Pérez, SMM (IAC
Miden la zona de «aceleración relativista» de un agujero negro

Los científicos han medido el tamaño de una «pista de despegue» que en la naturaleza acelera a las partículas hasta velocidades próximas a las de la luz


Nada escapa de un agujero negro más allá del horizonte de sucesos. La gravedad es tan intensa en el interior, que la luz queda atrapada y el objeto se convierte en un sumidero inexorable del espacio-tiempo. Pero los agujeros negros no se tragan todo, y buena prueba de ello es que a veces es posible captar la radiación de la materia que está en su entorno. Esta suele formar el llamado disco de acreción, un cinturón giratorio de gas cargado y acelerado a altas velocidades. Una fracción de este material es disparado hacia el exterior en dos potentes chorros o «jets» de gas caliente (plasma)a velocidades relativistas, lo que quiere decir que se acercan considerablemente a la velocidad de la luz. Al comienzo de este alocado viaje, a veces las partículas adquieren la capacidad de emitir radiación electromagnética visible.

Aún no se comprende completamente cómo se forman estos chorros, y se cree que al lograrlo se podría aprender más sobre la física de los agujeros negros y de la Relatividad, en general. Recientemente, los investigadores han podidomedir la longitud de esta «pista de despegue» que existe en los «jets» y que permite a las partículas adquirir la energía necesaria para brillar en luz visible. Los científicos lo han logrado gracias al telescopio espacial NuSTAR, de la NASA, y al telescopio terrestre Wiliam Herschel, del Observatorio del Roque de los Muchachos, en La Palma, y por medio del estudio de dos de estos objetos de la Vía Láctea: V404 Cygni y GX 339-4. Sus resultados han sido publicados recientemente en la revista Nature Astronomy.


Un agujero negro roba material a una estrella (amarillo) y forma un disco de acreción (en azul). La materia de las proximidades del agujero es acelerada hasta casi la velocidad de la luz y forma dos potentes chorros o «jets» que emiten en rayos X y luz visible-CC/WIKIPEDIA

En ambos agujeros los astrónomos detectaron un intenso estallido de rayos X que se produjo cuando parte de la materia «cayó» hacia el agujero negro. Apenas una décima de segundo después, captaron la llegada de la luz visible procedente de la misma región. Esto implica que la distancia que viajan las partículas a lo largo de esa pista de despegue es relativamente corta, de solo unos 30.000 kilómetros, apenas tres veces el diámetro de la Tierra. Más allá de esa región, los chorros son muy brillantes, debido posiblemente a la colisión interna de regiones del plasma que se mueven a gran velocidad.

Curiosamente, aunque los agujeros negros V404 Cygni y GX 339-4 tienen distinto tamaño, en ambos casos la luz llegó una décima de segundo después que los rayos X. Según explicó Poshak Gandhi, primer autor del estudio e investigador de la Universidad de Southampton (Reino Unido), esto podría implicar que la física de los chorros «no está determinada por el tamaño del disco, sino por la velocidad, la temperatura y otras propiedades de su base».

Aceleradores naturales de partículas

La mejor teoría para explicar el funcionamiento de los «jets» es que el material que llega a las cercanías del agujero negro comienza a emitir rayos X. Los intensos campos magnéticos de la región aceleran las partículas y las lanzan a los chorros. Esto provoca que las partículas colisionen a velocidades próximas a las de la luz, energizando el plasma (gas caliente) y emitiendo radiación visible.

«Analizar estas zonas interiores en los "jets" es emocionante porque nos permite restringir las teorías sobre la aceleración extrema de partículas en la naturaleza», apuntó Gandhi, según un comunicado del Instituto de Astrofísica de Canarias. «Para explicar la emisión de chorros de plasma, se han propuesto los fuertes campos magnéticos, pero aún quedan muchas incertidumbres al unir la teoría con las observaciones».

Los astrónomos tratarán de refinar su conocimiento sobre los mecanismos de formación de los chorros. Consideran que sacarán conclusiones útiles para entender la formación de los jets de los agujeros negros más gigantescos, los supermasivos, y que se situan en el centro de muchas galaxias. Estos pueden llegar a medir millones de años luz y los investigadores esperan tiempos de retraso entre la llegada de los rayos X y luz visible millones de veces mayores. Después de comprender los enigmas de los "jets" quizás comprendan mejor cómo se forman y cómo evolucionan estos misteriosos objetos que pueblan el Universo.

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