Publicado 08/06/2020 17:14CET

Los chorros de cuásar exhiben geometría de los 'jeans' de los años 70

Los chorros de cuásar exhiben geometría de los 'jeans' de los años 70
Los chorros de cuásar exhiben geometría de los 'jeans' de los años 70 - DARIA SOKOL/MIPT PRESS OFFICE

   MADRID, 8 Jun. (EUROPA PRESS) -

   La forma de los chorros que salen de los cuásares cambia de parabólica a cónica a cierta distancia de sus agujeros negros, efecto que para sus descubridores recuerda a los icónicos jeans acampanados de los años 70.

   Al medir efectivamente estos "pantalones cósmicos", los investigadores apuntan a interpretar el funcionamiento del motor central que acelera la materia a casi la velocidad de la luz en los centros de las galaxias activas remotas. El estudio, que abarcó más de 300 cuásares, se informa en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

   Los cuásares se encuentran entre los objetos más brillantes del universo, a pesar de estar a miles de millones de años luz de la Tierra. A veces se les llama balizas, y lo que nos ayudan a navegar no es solo el pasado cósmico remoto y la intrincada estructura del universo, sino también nuestro propio planeta. Debido a que son tan remotos, los cuásares se pueden usar como puntos de referencia estables en el cielo para medir la rotación de la Tierra y las coordenadas de los objetos en la superficie del planeta. Este principio subyace a GPS, GLONASS y otros sistemas de posicionamiento.

   Un cuásar es tan brillante que se puede discernir desde una distancia enorme. Alberga un agujero negro supermasivo giratorio que pesa hasta varios miles de millones de veces más que nuestro sol. La materia alrededor del agujero negro cae sobre él, llevando un campo magnético. Las líneas de campo son similares a los cables con partículas cargadas colgadas en ellas como cuentas. A medida que las líneas del campo magnético giran, el plasma se acelera casi a la velocidad de la luz. Los flujos de salida resultantes se denominan chorros astrofísicos, y es por ellos que los cuásares son objetos tan deslumbrantes.

   Los astrónomos han pensado previamente que casi todos los chorros tienen forma de cono estrecho, expandiéndose lateralmente después de salir de la región del agujero negro.

   Después de observar cientos de cuásares durante dos décadas a través de una red de radiotelescopios repartidos por todo el mundo, los autores del nuevo estudio han cuestionado esta suposición. Produjeron imágenes de más de 300 chorros de cuásar monitoreados por el programa MOJAVE y realizaron un análisis automatizado de sus formas.

   Como resultado, el equipo descubrió 10 cuásares con chorros en forma de parábola que evolucionaron en conos. Esta transformación podría discernirse debido a la relativa proximidad de los cuásares involucrados: cada uno de los 10 resultó estar "a solo" millones de años luz de distancia. El "estallido de contrabando" ocurrió a una distancia de aproximadamente varias docenas de años luz del agujero negro.

   "El mecanismo detrás de la formación y aceleración de los chorros en las galaxias activas remotas no se ha entendido completamente hasta ahora, pero es crucial que descubramos cómo funcionan estos aceleradores cósmicos", dijo el profesor Yuri Kovalev del Instituto de Física y Tecnología de Moscú (MIPT) y el Instituto Físico Lebedev de la Academia de Ciencias de Rusia.

   "La región donde se originan los chorros es difícil de discernir. Es muy compacta, y la distancia a estos objetos es tan grande que todo se confunde. Así que, si bien había varios modelos teóricos disponibles, no había datos de observación para probarlos. Nuestro estudio es el primero en informar la geometría detallada de los chorros basada en observaciones de grandes cantidades de cuásares ", agregó el astrofísico autor de la investigación.

   La geometría del chorro resulta de una intrincada interacción entre las fuerzas internas y externas, el campo magnético, el plasma y el gas interestelar. Los astrofísicos encontraron una forma elegante de dar cuenta de estos factores. Un motor central que consiste en un agujero negro giratorio y un campo magnético proporciona una fuente de alimentación limitada y no puede empujar partículas a velocidades cada vez más altas de forma indefinida, al igual que un motor de cohete. Antes se sabía que el plasma se acelera fácilmente solo hasta cierto punto. Después de eso, la aceleración es tan lenta que efectivamente se detiene. Es en este punto que los pantalones se ensanchan.

   "Estudios anteriores apuntaban al cambio en la forma del chorro de quasar observado en algunas galaxias. Sin embargo, no llegaron a la conclusión de que era una propiedad de todos los cuásares en lugar de los objetos individuales en cuestión. Hemos fijado este efecto en las características internas de chorros, y esa explicación resultó ser clara e intuitiva ", dijo la doctora Elena Nokhrina de MIPT.

   Los científicos ahora tienen una nueva forma de evaluar la velocidad de rotación del agujero negro y dar sentido al mecanismo detrás de la formación de los chorros de plasma increíblemente enfocados y rápidos en los cuásares, que son tan brillantes que son visibles desde miles de millones de años luz de distancia.