MADRID, 10 Jun. (EUROPA PRESS) -
El observatorio Chandra de la NASA ha captado un agujero negro expulsando un chorro soprendentemente potente en el universo temprano, tanto que lo ilumina el resplandor residual del Big Bang.
Los astrónomos utilizaron Chandra y el Very Large Array (VLA) Karl G. Jansky para estudiar este agujero negro y su chorro en un período denominado 'mediodía cósmico', que tuvo lugar unos tres mil millones de años después del origen del universo. Durante este período, la mayoría de las galaxias y los agujeros negros supermasivos crecían más rápido que en cualquier otro momento de la historia del universo.
La imagen principal es una ilustración artística que muestra material en un disco que cae hacia un agujero negro supermasivo. Un chorro se aleja del agujero negro hacia la esquina superior derecha, como detectó Chandra en el nuevo estudio. El agujero negro se encuentra a 11.600 millones de años luz de la Tierra cuando el fondo cósmico de microondas (CMB), el resplandor residual del Big Bang, era mucho más denso que ahora, informa la NASA.
A medida que los electrones de los chorros se alejan del agujero negro, se desplazan a través del mar de radiación CMB y colisionan con fotones de microondas. Estas colisiones elevan la energía de los fotones a la banda de rayos X (púrpura y blanca), lo que permite que Chandra los detecte incluso a esta gran distancia, como se muestra en el recuadro.
De hecho, los investigadores identificaron y confirmaron la existencia de dos agujeros negros diferentes con chorros de más de 300.000 años de luz de longitud. Ambos agujeros negros se encuentran a 11.600 millones y 11.700 millones de años luz de la Tierra, respectivamente. Las partículas de un chorro se mueven a entre el 95 % y el 99 % de la velocidad de la luz (denominado J1405+0415) y las del otro, a entre el 92 % y el 98 % de la velocidad de la luz (J1610+1811). El chorro de J1610+1811 es extraordinariamente potente, transportando aproximadamente la mitad de energía que la intensa luz del gas caliente que orbita el agujero negro.
El equipo pudo detectar estos chorros a pesar de su gran distancia y escasa separación de los brillantes y crecientes agujeros negros superma -conocidos como "cuásares"- gracias a la nítida visión de rayos X del Chandra y a que el CMB era mucho más denso entonces que ahora, lo que potencia el aumento de energía descrito anteriormente.
Cuando los chorros de un cuásar se aproximan a la velocidad de la luz, la teoría de la relatividad especial de Einstein crea un drástico efecto de brillo. Los chorros que se dirigen hacia la Tierra parecen mucho más brillantes que los que apuntan en dirección opuesta. El mismo brillo que observan los astrónomos puede provenir de combinaciones muy diferentes de velocidad y ángulo de visión. Un chorro que vuela a una velocidad cercana a la de la luz, pero que se aleja de nosotros, puede parecer tan brillante como un chorro más lento que apunta directamente a la Tierra.
Los investigadores desarrollaron un novedoso método estadístico que finalmente resolvió el reto de separar los efectos de la velocidad y del ángulo de visión. Su enfoque reconoce un sesgo fundamental: los astrónomos tienen mayor probabilidad de descubrir chorros que apuntan hacia la Tierra simplemente porque los efectos relativistas los hacen parecer más brillantes. Incorporaron este sesgo mediante una distribución de probabilidad modificada, que explica cómo se detectan en los estudios los chorros orientados a diferentes ángulos.
Su método funciona primero utilizando la física de cómo las partículas del chorro dispersan el CMB para determinar la relación entre la velocidad del chorro y el ángulo de visión. Luego, en lugar de asumir que todos los ángulos son igualmente probables, aplica el efecto de selección relativista: los chorros que se dirigen hacia nosotros (ángulos menores) están sobrerrepresentados en nuestros catálogos. Al ejecutar diez mil simulaciones que combinan esta distribución sesgada con su modelo físico, finalmente pudo determinar los ángulos de visión más probables: alrededor de 9 grados para J1405+0415 y 11 grados para J1610+1811.