Blazars: finalmente podemos saber cómo algunos agujeros negros supermasivos actúan como aceleradores de partículas cósmicas


Los agujeros negros supermasivos que emiten poderosos chorros de materia hacia la Tierra, conocidos como blazars, aceleran partículas a energías extraordinariamente altas, y los astrónomos finalmente han descubierto cómo

Espacio


23 noviembre 2022

La representación de un artista de un agujero negro arrojando chorros de materia.

Stocktrek Images, Inc. / Alamy Foto de stock

Los astrónomos pueden haber resuelto un gran misterio sobre los agujeros negros supermasivos en el centro de algunas galaxias. Un subconjunto de estos agujeros negros llamados blazars lanza chorros colosales de materia hacia la Tierra, y ahora podemos saber cómo las partículas en esos chorros alcanzan energías tan altas.

Los investigadores conocen estos chorros desde hace décadas, pero nunca antes habíamos podido observar el corazón de un blazar para ver cómo acelera las partículas. Un nuevo telescopio espacial de rayos X llamado Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) lo ha hecho posible por primera vez. Yannis Liodakis de la Universidad de Turku en Finlandia y sus colegas lo usaron para observar un blazar particularmente brillante llamado Markarian 501.

“Cuando miramos la luz óptica y las ondas de radio, estamos mirando el chorro mismo, lejos de donde tiene lugar la aceleración. Y allí, los modelos teóricos básicamente tienen el mismo aspecto”, dice Liodakis. “Pero con los rayos X puedes acercarte mucho al acelerador, donde tiene lugar la magia, y ahí es donde podemos discriminar entre los modelos”.

Había dos modelos principales de cómo los blazares aceleran las partículas: ya sea mediante interacciones dentro del campo magnético del agujero negro o mediante ondas de choque que se propagan a través de los chorros. Las observaciones del IXPE sugieren que se trata de ondas de choque. Estos probablemente se crean a través de una simple turbulencia en el chorro, cuando el plasma que se mueve más rápido choca contra áreas más lentas y cede parte de su energía.

Las observaciones anteriores han revelado extraños nudos de material que se mueven en los chorros, y estas nuevas observaciones sugieren que pueden ser causados ​​​​por ondas de choque. Las observaciones de otros dos blazars mostraron un comportamiento similar, por lo que este mismo mecanismo puede explicar la aceleración de partículas en todos los blazars, dice Liodakis.

Esto es importante porque las áreas extremas alrededor de los agujeros negros pueden servir algún día como laboratorios a través de los cuales podamos investigar condiciones mucho más extremas que las que los científicos pueden crear en la Tierra. Los chorros por sí solos aceleran las partículas a energías mucho más altas que las que puede lograr cualquier colisionador hecho por humanos.

“Puedes hacer física de partículas muy extrema, puedes hacer pruebas de gravedad fuerte, todas estas cosas que expandirían nuestra comprensión de la física, pero antes de hacerlo tienes que averiguar exactamente cómo funcionan estos objetos”, dice Liodakis. “Estos son los primeros pasos para hacerlo”.

Referencia de la revista: NaturalezaDOI: 10.1038/s41586-022-05338-0

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