Investigan las causas de una impactante expulsión de materia desde un agujero negro

El universo es un escenario donde la energía adopta formas que desafían toda intuición humana. Sin embargo, incluso en ese contexto, la actividad reciente observada en el núcleo activo de la galaxia NGC 3783 ocupó un lugar excepcional.

Durante 10 días consecutivos de monitoreo, una campaña internacional liderada por la misión XRISM permitió registrar un fenómeno inesperado: una masa de gas expulsada desde las inmediaciones del agujero negro supermasivo alcanzó velocidades que llegaron al 20% de la velocidad de la luz. El evento coincidió con una llamarada de rayos X y reveló un mecanismo que antes se consideraba exclusivo de estrellas como el Sol.

Los agujeros negros supermasivos muestran variaciones en brillo y explosiones luminosas con relativa frecuencia, pero esta vez los investigadores confirmaron un proceso distinto. En lugar de un flujo impulsado por radiación intensa, la evidencia mostró una dinámica causada por un cambio abrupto en el campo magnético que rodea al disco de acreción.

El estallido involucró una masa de gas expulsada desde una zona situada a unas cincuenta veces el tamaño del agujero negro. En ese sector, la gravedad extrema y los campos magnéticos se cruzan de manera violenta. La eyección no siguió el patrón habitual de calentamiento extremo, sino que se vinculó a una reorganización magnética, un proceso equivalente —aunque inmensamente más potente— al que provoca las eyecciones de masa coronal del Sol.

En palabras de Liyi Gu, autor principal del estudio, publicado en la revista Astronomy Astrophysics, “esta es una oportunidad única para estudiar el mecanismo de lanzamiento de los flujos de salida ultrarrápidos”. Según Gu, los datos coincidieron con un impulso magnético vinculado a la reconexión en el entorno del agujero negro.

El grupo mostró que la física que regula estos procesos no requiere calor extremo ni presión de radiación en niveles capaces de acelerar materia a decenas de miles de kilómetros por segundo. La clave surgió de la acción combinada de líneas de campo magnético que, tras reorganizarse, liberaron energía suficiente para lanzar el gas con una violencia sin precedentes.

Este avance científico se apoyó en la observación continua más larga realizada por XRISM desde su puesta en funcionamiento. Durante la campaña de 2024, el telescopio y sus instrumentos de alta resolución permitieron identificar variaciones abruptas en la emisión de rayos X, en especial en la banda más suave.

La llamarada que duró tres días coincidió con la aceleración del flujo, lo que permitió reconstruir el episodio minuto a minuto.

El resultado final desafió las explicaciones tradicionales que describen a los agujeros negros como aspiradoras cósmicas unidireccionales. En cambio, reveló un sistema capaz de expulsar materia con enorme eficiencia, algo que modifica el ambiente de la galaxia y redefine el papel de estos objetos en la evolución cósmica.

Un flujo ultrarrápido en el momento exacto

La segunda pieza clave provino del análisis detallado realizado con XRISM Resolve. La campaña registró lo que los especialistas clasificaron como un flujo ultrarrápido, conocido por su sigla en inglés: UFO (UltraFast Outflow). Este flujo mostró una velocidad radial de 0,19 c, equivalente a 57.000 km/s, y coincidió con la caída súbita de una llamarada suave de rayos X y ultravioleta en menos de doce horas. La sincronía temporal llevó al equipo a descartar coincidencias.

El espectro obtenido reveló líneas estrechas de hierro similares a estados altamente ionizados, con una dispersión de velocidad cercana a los 1.000 km/s. Este rasgo llevó al equipo a proponer un origen en un cúmulo denso ubicado dentro del flujo. Además de esta señal principal, el equipo detectó indicios más débiles en las fases previas y posteriores de la llamarada.

La conclusión surgió con claridad: la presión de radiación no aportó la energía necesaria para impulsar un flujo que cambió de forma y velocidad en tan poco tiempo. La evolución del movimiento coincidió mucho más con un modelo basado en reconexión magnética, el mismo proceso que explica la formación de eyecciones de masa coronal solar.

El texto científico conectó ambas piezas de evidencia al afirmar que «la evolución observada de la cinemática del flujo de salida, en cambio, se asemeja mucho a la de las eyecciones de masa coronal solar». La frase dejó en claro que el equipo vio una réplica ampliada —y descomunal— de un fenómeno típico de estrellas activas.

Este paralelismo capturó la atención de la comunidad astronómica porque mostró que un agujero negro, un objeto donde la luz no escapa y la materia cae bajo una gravedad abrumadora, puede producir una dinámica similar a la de una estrella. La diferencia radicó únicamente en la escala: mientras el Sol libera chorros de plasma capaces de afectar el clima espacial de la Tierra, el agujero negro de NGC 3783 expulsó un flujo miles de millones de veces más energético.

La campaña dio un paso adicional al mostrar que el flujo surgió cerca del disco de acreción, el torbellino de gas que alimenta al agujero negro. Las líneas espectrales permitieron reconstruir la densidad y la composición del material.

El resultado coincidió con un escenario donde un cúmulo de gas sufrió los efectos directos de una reorganización magnética antes de salir expulsado hacia el exterior. El proceso ocurrió de manera súbita y mostró una aceleración que ningún mecanismo alternativo pudo explicar con mayor precisión.

Una nueva pieza para comprender la evolución de las galaxias

Este descubrimiento abrió preguntas profundas sobre la retroalimentación que ejercen los agujeros negros en su entorno. Hasta ahora, la imagen dominante describía estos objetos como grandes consumidores de materia, pero los datos confirmaron que también expulsan energía y gas con enorme potencia.

Esa expulsión modifica la estructura del medio interestelar y afecta la formación de estrellas en regiones cercanas.

Cuando estos flujos salen disparados a velocidades relativistas, pueden limpiar zonas completas del núcleo galáctico y regular el crecimiento del agujero negro.

La retroalimentación no solo influye en el entorno inmediato, sino que regula la evolución de galaxias enteras. Los episodios como el observado en NGC 3783 muestran cómo un agujero negro puede devolver energía al espacio que lo rodea y detener o acelerar la formación estelar.

Si este tipo de reconexión magnética ocurre con cierta frecuencia, podría explicar patrones observados en galaxias activas donde el gas aparece turbulento y desplazado por cientos de años luz.