Cuando el chorro relativista de una galaxia activa apunta directamente hacia la Tierra, observamos uno de los fenómenos más extremos del universo: los blázares. Estos núcleos galácticos activos, alimentados por agujeros negros supermasivos, emiten chorros de materia a velocidades cercanas a la de la luz. Cuando uno de estos chorros se alinea casi perfectamente con nuestra línea de visión, experimentamos un aumento en su brillo debido al efecto Doppler relativista, lo que provoca variaciones rápidas e intensas en todo el espectro electromagnético, desde ondas de radio hasta rayos gamma. En este contexto, el blázar BL Lacertae se destaca como un caso excepcional, al ofrecer la oportunidad de investigar un misterio aún sin resolver en astrofísica: ¿cuál es el mecanismo detrás de la emisión de rayos X en estos entornos extremos?
Un estudio reciente del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) ha aportado nueva información sobre esta cuestión. “El trabajo resuelve, por primera vez sin ambigüedades, uno de los problemas más antiguos de la astrofísica de partículas en jets relativistas de agujeros negros supermasivos”, afirma Iván Agudo, investigador principal del estudio. Publicados en The Astrophysical Journal Letters, los resultados indican que la emisión de rayos X en BL Lacertae se debe a interacciones entre electrones de alta energía y fotones, lo que provoca un incremento extremo en la energía de estos últimos.
La misión espacial IXPE, desarrollada por la NASA y la Agencia Espacial Italiana para observar la radiación polarizada de rayos X de objetos astronómicos, ha sido esencial en este hallazgo. Jorge Otero, uno de los investigadores del IAA-CSIC, destaca que su colaboración en la misión y las observaciones desde el Observatorio de Sierra Nevada han sido fundamentales para el análisis de BL Lacertae.
La comunidad científica había propuesto dos mecanismos para explicar la emisión de rayos X en los blázares: uno involucrando protones y el otro centrándose en interacciones entre electrones y fotones. Cada proceso deja una huella distinta en la polarización de la luz de rayos X. Una alta polarización indicaría la participación de protones, mientras que una polarización más baja sugiere que los electrones son los responsables, por medio de un fenómeno conocido como dispersión Compton. IXPE, lanzado en diciembre de 2021, se ha convertido en el único satélite operativo capaz de medir la polarización de los rayos X y ha contribuido decisivamente a resolver este enigma.
Tras recientes observaciones, se reveló que BL Lacertae presentaba un bajo grado de polarización en rayos X pero un alto nivel en el rango óptico, lo que confirma que la emisión de rayos X proviene de electrones viajando a velocidades relativistas que interactúan con fotones de luz infrarroja.
A finales de noviembre de 2023, IXPE llevó a cabo una observación del blázar durante siete días, en una campaña coordinada con telescopios terrestres. Durante este evento, la polarización óptica de BL Lac alcanzó un increíble 47,5%, marcando la mayor polarización registrada en un blázar en los últimos 30 años.
Iván Agudo resalta la singularidad de este descubrimiento: “Gracias a IXPE y las observaciones ópticas, por fin tenemos respuestas a uno de los mayores misterios sobre los chorros de agujeros negros supermasivos”. Los datos revelaron que la polarización de la emisión en rayos X no supera el 7,4%, lo que confirma que esta radiación está relacionada con la dispersión Compton.
Este estudio enfatiza la importancia de integrar observaciones en rayos X con medidas de polarización óptica y en longitudes de onda milimétricas. Esto no solo potencia el conocimiento actual sobre los blázares, sino que también inaugura una nueva era en la comprensión de los sistemas astrofísicos que involucran rayos X, campos magnéticos y fenómenos de dispersión de luz en entornos asimétricos. Así, la colaboración entre diferentes observatorios y misiones espaciales se vuelve esencial para desentrañar los misterios del universo.
Fuente: Instituto de Astrofísica de Andalucía
