Los núcleos galácticos activos (AGN, por sus siglas en inglés) representan fenómenos fascinantes en el cosmos, caracterizados por la presencia de un agujero negro supermasivo en el centro de ciertas galaxias. Estos agujeros negros liberan una cantidad descomunal de energía a medida que consumen materia circundante. El estudio de los AGN ha sido crucial durante décadas para comprender los intensos procesos físicos que se desarrollan en sus proximidades, incluyendo la emisión de chorros o jets, que son potentes flujos de materia y energía expulsados hacia el espacio.
Recientemente, un equipo internacional, liderado por científicos del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) y el Max Planck Institute for Radio Astronomy (MPIfR) en Alemania, ha desafiado la validez del modelo teórico actual que se utiliza para describir cómo se forman estos jets. Jan Röder, investigador del IAA-CSIC y líder del estudio, señala que el modelo convencional es insuficiente para explicar la dinámica compleja de los jets: “El modelo básico no puede ser una descripción perfecta para todos los chorros; lo más probable es que solo lo sea para una pequeña fracción”.
La investigación, publicada en la revista Astronomy & Astrophysics, utilizó observaciones en múltiples longitudes de onda de AGN para explorar cómo los agujeros negros generan los jets relativistas. Durante la campaña de 2017 del Telescopio del Horizonte de Sucesos (EHT), se observó un conjunto de dieciséis fuentes, lo que permitió analizar los jets más cerca que nunca de los agujeros negros supermasivos. La alta resolución del EHT posibilitó un estudio detallado de la aceleración y magnetización de los jets a diversas frecuencias y escalas angulares.
A medida que los científicos intentan desentrañar la complejidad de estos chorros de plasma, se hace evidente que son necesarias observaciones de alta resolución angular. La red de radiotelescopios del EHT está diseñada precisamente para esto: al actuar como un telescopio virtual del tamaño de la Tierra, permite obtener imágenes de agujeros negros y sus jets, habiendo capturado por primera vez imágenes de agujeros negros supermasivos en las galaxias de la Vía Láctea y M87, así como de núcleos activos durante su campaña de 2017.
El modelo predominante asume que los jets tienen forma de cono y que el plasma se desplaza a una velocidad constante, además de que la intensidad del campo magnético y la densidad del plasma disminuyen al alejarnos del agujero negro. Sin embargo, la comparación de los resultados del EHT con observaciones previas realizadas por otras instalaciones, como el Very Long Baseline Array (VLBA) y la Global Millimeter VLBI Array (GMVA), revela discrepancias significativas. Estas comparaciones, realizadas sobre un conjunto de dieciséis AGN, proporcionaron una visión más amplia y menos influenciada por características individuales, demostrando que el brillo de los chorros tiende a aumentar con la distancia al agujero negro, sugiriendo una aceleración en su trayecto.
A pesar de que alternativas teóricas podrían explicar las nuevas observaciones, como una posible desviación de la forma cónica del jet, los modelos teóricos actuales parecen incapaces de representar adecuadamente las propiedades de los jets en su proximidad al agujero negro. Jan Röder concluye subrayando que son imprescindibles más investigaciones para entender el mecanismo de aceleración, la dinámica del flujo de energía, y el papel de los campos magnéticos en los jets de AGN. Asimismo, la expansión de la red del EHT se anticipa como un elemento clave para los futuros descubrimientos sobre estos enigmáticos objetos celestes.
Este estudio no solo desafía nuestras percepciones actuales sobre los AGN, sino que también abre nuevas avenidas de exploración que podrían redefinir nuestra comprensión de los fenómenos más extremos del universo.
Fuente: Instituto de Astrofísica de Andalucía
