Un estudio del Instituto de Astrofísica de Andalucía sobre los agujeros negros desafía las predicciones teóricas actuales

Granada/Un estudio internacional realizado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) y el Max Planck Institute for Radio Astronomy de Alemania ha demostrado que el modelo teórico actual no logra explicar completamente lo que ocurre en las regiones cercanas a los agujeros negros supermasivos. De manera concreta, ha revelado desviaciones respecto a los modelos establecidos sobre los jets o chorros (potentes flujos de materia y energía emitidos al espacio) que se forman en estos fenómenos físicos.

Jan Röder, investigador del IAA-CSIC y líder del trabajo, afirma que "el modelo básico no puede ser una descripción perfecta para todos los chorros; lo más probable es que sólo lo sea para una pequeña fracción." Además, añade que "la dinámica y la subestructura de los jets son complejas, y los resultados observacionales pueden verse afectados por degeneraciones astrofísicas”.

El trabajo, publicado en la revista Astronomy & Astrophysics, se apoya en el uso de observaciones en múltiples longitudes de onda de los núcleos galácticos activos (o AGN por sus siglas en inglés) para estudiar cómo los agujeros negros lanzan los jets relativistas. Las dieciséis fuentes fueron observadas en 2017, durante la primera campaña del Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT). “La resolución extrema alcanzada por el EHT permitió estudiar los jets más cerca que nunca de los agujeros negros supermasivos en el centro de estas galaxias”, apunta Röder. El equipo ha investigado la aceleración y magnetización de los jets al comparar los resultados obtenidos a diversas frecuencias y escalas angulares.

El Telescopio del Horizonte de Eventos es una red de radiotelescopios distribuidos por todo el mundo, trabajando en conjunto para formar un telescopio virtual del tamaño de la Tierra, que proporciona la resolución necesaria para estudiar agujeros negros y sus jets. El EHT es operado por una colaboración internacional de cientos de científicos y fue responsable de obtener las primeras imágenes de agujeros negros supermasivos, en los centros de la Vía Láctea (Sagittarius A*) y la galaxia M87. Además de estos objetivos principales, durante su campaña de 2017, el EHT observó varios núcleos activos de galaxias AGN.

El modelo más común, asume que los jets tienen forma de cono y contienen plasma que se desplaza a una velocidad constante. Además, se cree que la intensidad del campo magnético y la densidad del plasma disminuyen a medida que nos alejamos del agujero negro que los genera. Para evaluar cuán precisa –o imprecisa– es nuestra comprensión sobre la evolución de los jets, los investigadores compararon los resultados del EHT con observaciones previas de las mismas fuentes. Estas observaciones se realizaron con los sistemas de telescopiosVery Long Baseline Array (VLBA) y Global Millimeter VLBI Array (GMVA), que exploran escalas espaciales mucho mayores que las del EHT.

Aunque existen explicaciones alternativas para estas nuevas observaciones, como una desviación de la geometría cónica, el modelo teórico básico claramente no puede reproducir completamente las propiedades de los jets cerca de su origen. “Se necesitan más estudios para comprender completamente el mecanismo de aceleración, el flujo de energía, el papel de los campos magnéticos en los jets de AGN y sus geometrías. La expansión de la red del EHT desempeñará un papel importante en los futuros descubrimientos sobre estos fascinantes objetos”, concluye Röder.