Observan por primera vez relámpagos desde un agujero negro

Posted: 18 Nov 2014 07:00 AM PST

Científicos ha descubierto los primeros relámpagos desde un agujero negro a partir de la erupción, con variaciones de brillo más potentes en un objeto extragaláctico nunca antes observadas.

En sentido astronómico, se trata de flashes de una duración de solo cinco minutos. Los resultados de la investigación de este fortísimo fenómeno de rayos gamma en la galaxia IC 310 se publican en la revista 'Science'.

La radiogalaxia IC 310 en la constelación de Perseo está a una distancia de 260 millones de años luz de la tierra. Los astrónomos creen que su centro alberga un agujero negro supermasivo. En el centro de esta galaxia se ha producido una fuerte erupción de rayos gamma que fue detectada por el telescopio MAGIC en la isla de La Palma, con imágenes complementarias de la red europea de interferometría EVN.

Los investigadores observaron con sorpresa variaciones en la radiación procedente del corazón de la galaxia IC 310 en escalas de tiempo de cinco minutos. "El horizonte de sucesos del agujero negro --la superficie del espacio-tiempo a partir de la cual nada puede escapar del agujero negro, siquiera la luz-- es tres veces mayor que la distancia entre la Tierra y el sol, esto es, 450 millones de kilómetros. La luz necesita 25 minutos para recorrer esta distancia", detalla Eduardo Ros, investigador del Max Planck de Radioastronomía y la Universitat de València, coautor del trabajo.

La superficie de un objeto no puede cambiar su brillo al completo en un tiempo menor al que necesita la luz para atravesarla. Por tanto, la región de la que proceden estos rayos gamma ha de ser menor, incluso que el horizonte de sucesos del agujero negro, según los investigadores. Esto implica que los astrónomos han conseguido observar la galaxia IC 310 todavía en mayor detalle que el tamaño del agujero negro central. Además, se abre la incógnita para saber qué está ocurriendo en la trampa gravitatoria que ha tendido ese objeto en el espacio.

IMÁGENES EN DETALLE DE LOS JETS

Los agujeros negros en el centro de las galaxias tienen una masa entre un millón y varios miles de millones de veces la masa de nuestro sol. La materia en caída hacia estos objetos es capaz de producir enormes destellos de luz en todos los rangos del espectro electromagnético.

Estos núcleos activos de galaxia producen los llamados jets, en los cuales se expele materia a velocidades cercanas a la de la luz, que sale despedida hacia el espacio exterior a la propia galaxia. Mediante métodos radioastronómicos es posible obtener imágenes de estos jets con un detalle único en astrofísica, un área de investigación en que destacan el Departament d'Astronomia i Astrofísica y el Observatori Astronòmic de la Universitat de València.

IC 310, en el cúmulo de galaxias de Perseo, pertenece a este tipo de galaxias activas. En 2009 tanto el observatorio espacial Fermi como el telescopio MAGIC detectaron la radiación gamma de este objeto. Y ante la pregunta de cómo es posible que se produzcan variaciones de brillo tan rápidas, los astrónomos sugieren que el agujero negro en el núcleo de IC 310 está en una rápida rotación y rodeado por un potente campo magnético y "creemos que en las regiones polares del agujero negro hay unos campos eléctricos enormes, que son capaces de acelerar partículas fundamentales a unas velocidades relativistas, de manera que al interactuar éstas con otras de menor energía, son capaces de producir rayos gamma de altísima energía", argumenta Ros, quien agrega: "podemos imaginar este proceso como una fuerte tormenta eléctrica con relámpagos".

De hecho, cada pocos minutos se produce una descarga eléctrica, que afecta a regiones del tamaño de nuestro sistema solar. Así es posible que estas partículas salgan despedidas a velocidades cercanas a la de la luz, dentro del jet, donde serán aceleradas, frenadas, reaceleradas y finalmente centrifugadas más allá de los límites de la propia galaxia.

Ros comenta que si se observan los agujeros negros tanto a altas energías (rayos gamma) como con redes interferométricas de VLBI, "somos capaces de obtener una información única de las regiones más cercanas al agujero negro. Estas observaciones de MAGIC y EVN apuntan a los mecanismos por los que se forman jets en el entorno inmediato de los agujeros negro, y han sido posibles gracias a la calidad de ambos instrumentos".

Por su parte, el director del Observatori Astronòmic de la Universitat de València, José Carlos Guirado, remarca la importancia de este hallazgo, "resultado de una eficiente sinergia entre instrumentos funcionando a diferentes longitudes de onda, rayos gamma (MAGIC) y ondas de radio (la red europea de VLBI)". A su vez, subraya "la presencia de astrónomos de la Universitat de València en esta publicación, que refleja un esfuerzo continuado de un buen número de expertos del Observatori Astronòmic en la investigación del entorno de agujeros negros tanto desde el ámbito teórico como del observacional, y que son usuarios asiduos de instrumentación radioastronómica de primera línea. Solo de esta manera se pueden alcanzar resultados como que el publica esta semana Science".

La red europea de interferometría EVN es una colaboración de varios radiotelescopios en Europa, China, Sudáfrica, Puerto Rico y otros países, entre ellos el radiotelescopio de Yebes en Guadalajara o el de Effelsberg cerca de Bonn.

El telescopio MAGIC está situado en el Roque de los Muchachos en La Palma y consiste en dos telescopios de 17 metros de diámetro y es capaz de recibir rayos gamma cósmicos a energías de entre 25 giga-electrón-voltios y 50 tera-electrón-voltios. Estos rayos gamma producen avalanchas de partículas al entrar en la atmósfera y generan una luz azulada llamada radiación Cherenkov, a partir de la cual MAGIC puede estudiar objetos tanto en nuestra galaxia como en otras galaxias lejanas, en este caso IC 310.

Eduardo Ros es profesor titular de la Universitat de València, en la actualidad en el Instituto Max Planck de Radioastronomía en Bonn, Alemania, en virtud de un convenio entre las dos instituciones. Ha sido director del Observatori Astronòmic de la Universitat y coordinador científico del citado instituto alemán. Su campo de investigación se centra en el estudio de núcleos activos de galaxias y otros objetos compactos mediante métodos radiointerferométricos y de astronomía de altas energías.

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