Astrónomos detectan megaestructura de 23 millones de años luz, revelando los mayores chorros de agujero negro jamás vistos

Astrónomos han detectado el par de chorros de agujero negro más grande jamás observado, que se extiende por 23 millones de años luz. Esto equivale a alinear 140 galaxias como la Vía Láctea una detrás de otra.

Astrónomos detectan megastructura de 23 millones de años luz, revelando los mayores chorros de agujero negro jamás vistos

Interpretación artística del sistema de chorros de agujero negro más largo jamás observado, apodado Porfirión. Crédito: E. Wernquist/D. Nelson/IllustrisTNG Collaboration/M. Oei.

«Este par no es del tamaño de un sistema solar o una galaxia como la Vía Láctea; estamos hablando de 140 diámetros de la Vía Láctea en total», explicó Martijn Oei, investigador postdoctoral de la Instituto Tecnológico de California (Caltech) y autor principal de un nuevo artículo publicado en Nature que informa sobre el hallazgo. «La Vía Láctea sería apenas un punto en estas dos gigantescas erupciones».

La megastructura de chorros, apodada Porfirión, en honor a un gigante de la mitología griega, se remonta a una época en la que el universo tenía 6.300 millones de años, es decir, menos de la mitad de su edad actual de 13.800 millones de años. Estos poderosos flujos, con una potencia equivalente a trillones de soles, se emiten desde arriba y abajo de un agujero negro supermasivo en el corazón de una galaxia remota.

Antes del descubrimiento de Porfirión, el sistema de chorros más grande confirmado era Alción, también nombrado por un gigante mitológico griego. Alción, descubierto en 2022 por el mismo equipo que halló la nueva megaestructura, abarca el equivalente a unas 100 Vías Lácteas. En comparación, el conocido sistema de chorros de Centaurus A, el más cercano a la Tierra, abarca 10 Vías Lácteas.

La galaxia que alberga el agujero negro supermasivo, que se encuentra a 7.500 millones de años luz, es un punto en el centro de la imagen. La estructura más grande y difusa cerca del centro es un sistema de chorros más pequeño y separado. El tamaño relativo de nuestra galaxia, la Vía Láctea, está indicado en la esquina inferior derecha. Crédito: Colaboración LOFAR/Martijn Oei (Caltech).

El hallazgo sugiere que estos gigantescos sistemas de chorros pudieron haber influido más en la formación de galaxias en el joven universo de lo que se creía. Porfirión existió en una época en la que los filamentos cósmicos —que conectan y alimentan a las galaxias— estaban más juntos que en la actualidad, lo que permitió que chorros tan grandes alcanzaran una mayor parte de esta red cósmica.

«Los astrónomos creen que las galaxias y sus agujeros negros centrales coevolucionan, y una parte clave de esto es que los chorros pueden distribuir enormes cantidades de energía que afectan el crecimiento de sus galaxias anfitrionas y otras cercanas», dijo el coautor George Djorgovski, profesor de astronomía y ciencia de datos en Caltech. «Este descubrimiento muestra que sus efectos pueden extenderse mucho más de lo que pensábamos».

Revelando una vasta población

El sistema de chorros de Porfirión es el más grande encontrado hasta ahora durante un sondeo que ha revelado un número asombroso de megastructuras débiles —más de 10.000—. Esta masiva población de colosales chorros fue descubierta utilizando el radiotelescopio europeo LOFAR (Low Frequency Array).

Aunque antes de las observaciones de LOFAR se conocían cientos de grandes sistemas de chorros, se pensaba que eran raros y, en promedio, más pequeños que los miles de sistemas descubiertos por este radiotelescopio.

LOFAR.

Una foto del corazón de LOFAR, que consiste en decenas de subestaciones distribuidas por toda Europa. Crédito: ASTRON

«Sabíamos de la existencia de chorros gigantes, pero no teníamos idea de que habría tantos», admitió Martin Hardcastle, segundo autor del estudio y profesor de astrofísica en la Universidad de Hertfordshire, Inglaterra. «Suele suceder que cuando obtenemos una nueva capacidad de observación, como la combinación de gran campo de visión y alta sensibilidad de LOFAR a estructuras extensas, encontramos algo nuevo. Aun así, fue muy emocionante ver emerger tantos de estos objetos».

En busca del origen

Para localizar la galaxia de la cual se originaron los chorros de Porfirión, el equipo utilizó el radiotelescopio GMRT en India, junto con datos del proyecto Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), operado desde el Observatorio Nacional de Kitt Peak, en Arizona. Estas observaciones señalaron que los chorros provienen de una galaxia unas 10 veces más masiva que la Vía Láctea.

Luego, utilizaron el Observatorio W. M. Keck en Hawái para determinar que está a 7.500 millones de años luz de la Tierra.

GMRT, India.

«Hasta ahora, estos sistemas de chorros gigantes parecían ser un fenómeno del universo reciente», comentó Oei. «Si chorros distantes como estos pueden alcanzar la escala del tejido cósmico, entonces cada rincón del universo pudo haber sido afectado por la actividad de agujeros negros en algún momento del tiempo cósmico».

Las observaciones de Keck también revelaron que Porfirión se originó a partir de un agujero negro activo en modo radiativo, en lugar de uno en estado de chorro —los de modo radiativo eran más comunes en el joven universo, mientras que los de modo de chorro prevalecen en la actualidad—.

El hecho de que Porfirión provenga de un agujero negro en modo radiativo sorprendió a los astrónomos, ya que no se pensaba que este modo pudiera generar chorros tan enormes y poderosos. Además, dado que Porfirión se encuentra en el universo distante, donde estos agujeros abundan, el hallazgo sugiere que aún podría haber muchos más chorros colosales por descubrir.

«Tal vez solo estemos viendo la punta del iceberg. Nuestro estudio con LOFAR solo cubrió el 15 por ciento del cielo. Y es probable que la mayoría de estos chorros gigantes sean difíciles de detectar, por lo que creemos que hay muchos más de estos gigantes allá afuera», dijo Oei.

Misterios por resolver

Todavía no está claro cómo los chorros pueden extenderse tanto más allá de sus galaxias anfitrionas sin desestabilizarse.

«Nuestro trabajo nos ha mostrado que no hay nada particularmente especial en los entornos de estas fuentes gigantes que les permita alcanzar tamaños tan grandes», comentó Hardcastle, experto en la física de los chorros de agujeros negros. «Mi interpretación es que necesitamos un evento de acreción inusualmente largo y estable alrededor del agujero negro central para que permanezca activo durante tanto tiempo —alrededor de mil millones de años— y que los chorros sigan apuntando en la misma dirección durante todo ese tiempo. Lo que estamos aprendiendo del gran número de estos gigantes es que este fenómeno debe ser relativamente común».

Como próximo paso, Oei quiere entender mejor cómo estas megaestructuras influyen en su entorno. Los chorros dispersan rayos cósmicos, calor, átomos pesados y campos magnéticos a través del espacio entre galaxias. El investigador está especialmente interesado en descubrir hasta qué punto estos chorros gigantes dispersan magnetismo.

«El magnetismo en nuestro planeta permite que la vida prospere, así que queremos entender cómo se originó. Sabemos que el magnetismo impregna el tejido cósmico, luego llega a galaxias y estrellas, y finalmente a planetas, pero la pregunta es: ¿Dónde comienza? ¿Han esparcido estos chorros gigantes el magnetismo por el cosmos?», concluyó.

Fuente: Caltech. Edición: MP.

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