Detectan una explosión sin precedentes cerca de un agujero negro e investigan su origen

Un equipo internacional de astrónomos ha registrado una expulsión de materia a velocidades extremas desde el entorno de un agujero negro supermasivo, en un fenómeno impulsado por fuerzas magnéticas similares a las que originan las erupciones solares.

El hallazgo, liderado por el SRON Instituto Holandés de Investigación Espacial, revela que el agujero negro NGC 3783 arrojó gas a una velocidad que alcanzó el 20% de la velocidad de la luz durante un evento observado en detalle gracias a una campaña de diez días con el telescopio espacial XRISM.

Este proceso, conocido como retroalimentación, podría ser determinante en la evolución de las galaxias, al influir en la dinámica de las estrellas y el gas circundante y contribuir a la configuración del universo observable.

En el tramo final de la investigación, los científicos destacaron que la expulsión de gas se produjo desde el disco de acreción, la estructura giratoria de materia que orbita el agujero negro, y que el material fue lanzado a velocidades de hasta 60.000 kilómetros por segundo.

Según el estudio publicado en Astronomy & Astrophysics, el gas parecía originarse a una distancia de unas 50 veces el tamaño del agujero negro, en una región donde la gravedad y los campos magnéticos interactúan de manera extrema. Liyi Gu, autor principal del trabajo, explicó: “Esta es una oportunidad única para estudiar el mecanismo de lanzamiento de los flujos de salida ultrarrápidos. Los datos sugieren que la aceleración del flujo de salida se debe a fuerzas magnéticas, similares a las eyecciones de masa coronal del Sol”.

Durante la observación continua más prolongada realizada hasta la fecha por XRISM, los astrónomos detectaron variaciones en el brillo de los rayos X, especialmente en la banda más suave, a lo largo de diez días. Entre estos cambios, se registró un estallido de rayos X que se extendió durante tres días, un comportamiento que no resulta inusual en agujeros negros supermasivos. Sin embargo, lo que distingue este evento es la coincidencia entre el estallido y la expulsión de gas a velocidades tan elevadas, fenómeno nunca antes documentado con tal claridad.

El equipo de SRON y sus colaboradores atribuyen la eyección a un proceso denominado reconexión magnética, una reconfiguración repentina de los campos magnéticos que libera enormes cantidades de energía. Este mecanismo es análogo al que provoca las eyecciones de masa coronal en el Sol, cuando grandes cantidades de plasma solar caliente son lanzadas al espacio. En el caso del agujero negro NGC 3783, la erupción resultante es diez mil millones de veces más potente que cualquier evento solar conocido, según los autores del estudio.

La interpretación de los datos desafía las teorías predominantes, que suelen atribuir la expulsión de materia en agujeros negros a la acción de la radiación intensa o el calor extremo.

En esta ocasión, la evidencia apunta a que la energía magnética, y no la radiación, fue la responsable de acelerar el gas hasta alcanzar una fracción significativa de la velocidad de la luz. Gu y su equipo sostienen que el evento observado se alimentó de explosiones repentinas de energía magnética, en un proceso que, aunque similar al de las erupciones solares, ocurre a una escala mucho mayor.

El descubrimiento aporta una nueva perspectiva sobre el papel de los agujeros negros en la dinámica galáctica. La retroalimentación, es decir, la capacidad de estos objetos de expulsar materia al espacio, podría ser fundamental para comprender cómo crecen y evolucionan las galaxias a lo largo del tiempo. Este mecanismo influye en la distribución de estrellas y gas en el entorno del agujero negro, y contribuye a modelar la estructura del universo tal como se observa en la actualidad.

La investigación fue posible gracias a la colaboración internacional entre agencias espaciales e institutos de investigación. Siete misiones espaciales participaron en la observación simultánea del agujero negro NGC 3783: XRISM lideró la campaña, con el apoyo de XMM-Newton, NuSTAR, Hubble, Chandra, Swift y NICER. Esta coordinación permitió obtener una visión sin precedentes de los procesos extremos que ocurren en el corazón de las galaxias, y abre nuevas vías para el estudio de la física de los agujeros negros y su impacto en el cosmos.