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Consiguen observar el corazón de un quásar

Un quásar se forma cuando el material que rodea un agujero negro supermasivo en el núcleo de alguna galaxia lejana se calienta y emite unos jets más energéticos que el resto de la galaxia que lo alberga. Recientemente se ha observado el corazón de uno de estos quásares.

Sin prisa pero sin pausa, es como actúa la gravedad. A pesar de ser la interacción más débil de las cuatro interacciones fundamentales, el hecho de que sea siempre atractiva y de que las masas no puedan neutralizarse entre sí (como sí harían por ejemplo dos cargas eléctricas opuestas) hacen que el campo gravitatorio alrededor de algunos objetos llegue a intensidades tales que las leyes físicas que conocemos dejan de servirnos. El ejemplo más claro de esto son los agujeros negros. Estos objetos acumulan tal cantidad de materia que ni siquiera las bases mismas de la mecánica cuántica, como el principio de exclusión de Pauli, pueden evitar que se contraigan hasta que ni siquiera la luz puede escapar de su influencia, si se acerca lo suficiente.
Podemos encontrar agujeros negros pequeños, con una masa similar a la de nuestra estrella, pero concentrada en un espacio millones de veces menor. También conocemos algunos con masas de millones e incluso miles de millones de veces la del Sol. Estos monstruos astronómicos habitan el núcleo de las galaxias y de hecho creemos que todas las galaxias de tamaño considerable (similar al tamaño de la Vía Láctea) deberían tener uno de estos objetos ocupando su núcleo. Estos agujeros negros reciben el apellido de “supermasivos”, por motivos evidentes y para distinguirlos de los agujeros negros más comunes, que pueden encontrarse por miles y millones en una galaxia típica.
Sin embargo no todos los agujeros negros supermasivos son iguales. El que ocupa el centro de la Vía Láctea, conocido como Sagitario A*, tiene una masa relativamente baja, de unos cuatro millones de veces la masa del Sol y no presenta gran actividad a su alrededor. El agujero negro supermasivo de la galaxia M87 por otro lado es lo que se conoce como un núcleo galáctico activo. El material que rodea al agujero negro ha formado un disco de acreción a su alrededor. Este disco no es más que el material en órbita alrededor del astro, en caída constante hacia él. Aquí se reúne tal cantidad de material que la fricción generada eleva las temperaturas hasta los millones de grados. Además, la presencia de ingentes cantidades de partículas cargadas describiendo órbitas rápidamente crea campos magnéticos intensísimos. Si se dan las condiciones adecuadas, esta materia caliente y estos campos magnéticos crearán sendos jets que salen disparados en direcciones opuestas, acelerando las partículas que los forman hasta casi la velocidad de la luz.
Toda esta materia por supuesto no es emitida directamente por el agujero negro, pues nada puede escapar una vez dentro del horizonte de sucesos. Toda esta emisión proviene de los alrededores del agujero negro, aunque dadas las distancias que nos separan de cualquier galaxia, ambas regiones son prácticamente indistinguibles. De entre todos los agujeros negros supermasivos conocidos y observados, tan solo un pequeño porcentaje emite estos jets. A estos objetos se los conoce como quásares, y se encuentran entre los objetos más extremos conocidos.
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Consiguen observar el corazón de un quasar

Los quásars pueden observarse alrededor de agujeros negros supermasivos muy diversos, con masas desde unos pocos millones de veces la del Sol hasta decenas de miles de millones de veces. Sí tienen algo en común y es que se encuentran entre las fuentes más luminosas conocidas. Un quásar típico puede llegar a emitir miles de veces más energía que la galaxia que lo contiene o, al menos, que la Vía Láctea. Esta distinción es importante. En muchas ocasiones las galaxias que albergan estos quásares están tan lejos que solo podemos observar el quásar que ocupa su centro. Por tanto, conocer exactamente las propiedades de estas galaxias resulta complicado. Se conocen millones de quásares. El más cercano de ellos está a unos 600 millones de años luz de nuestra galaxia. Eso significa que de entre las miles de galaxias situadas a como máximo 600 millones de años luz, solo una alberga un quásar (o como mínimo un quásar suficientemente luminoso como para haberlo detectado en la actualidad).
A pesar de ser el más cercano, éste no es el quásar más luminoso que podemos observar desde la Tierra, ese título se lo lleva el quásar 3C 273, un agujero negro supermasivo (y todo el material que lo rodea) situado a más de 2 400 millones de años luz de distancia, con una masa de alrededor de 900 millones de veces la masa de nuestro sol (225 veces más masivo que el agujero negro supermasivo del centro de la Vía Láctea). Este quásar es fácilmente visible con un telescopio amateur de gama alta y es de hecho unas 100 veces más brillante que Plutón. Recientemente un equipo de investigadores japoneses han realizado las observaciones más detalladas de un quásar hasta la fecha, observando el jet que emana de 3C 273 en altísimo detalle. Han visto que el jet permanece colimado desde que sale hasta distancias de varios años luz y que esta colimación no se diferencia de la observada en quásares mucho menos luminosos. Esto sugiere que el proceso que provoca y mantiene esta colimación es independiente del nivel de actividad del quásar. Esto nos acerca a conocer el funcionamiento interno de estos astros que tanto interés suscitan.
Referencias:
Hiroki Okino et al, Collimation of the Relativistic Jet in the Quasar 3C 273. The Astrophysical Journal, 2022; 940 (1): 65 DOI: 10.3847/1538-4357/ac97e5

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