El agujero negro más potente

Las galaxias activas son aquellas en las que el núcleo de la galaxia hay un enorme agujero negro que, por lo general no podemos ver en galaxias no activas, emite grandes cantidades de radiación. Solo un 10% de las galaxias presenta este tipo de radiación y se debe a la acreción de material que cae al agujero negro.

La materia cercana que se aproxima al agujero negro no cae directamente en él, sino que se dispone a su alrededor en forma de disco. Por efecto de la gravedad del agujero negro, el material del disco va cayendo siguiendo una trayectoria espiral. Las fuerzas de fricción y la propia gravedad lo comprimen calentándolo a temperaturas muy elevadas y emitiendo radiación.

Estos chorros de radiación son tan vastos que alcanzan distancias que pueden superar el tamaño de la propia galaxia y son visibles en longitudes de onda de radio, ultravioleta y rayos X.

A lo largo de los millones de años de vida del universo, las galaxias van interaccionando gravitatoriamente y se producen colisiones o se acercan lo suficiente para que caiga más materia en el agujero negro central. Esto provoca que se active el núcleo de la galaxia y emita los chorros de radiación.

Durante décadas en la investigación astronómica, el conocimiento convencional ha sido que los chorros de un agujero negro no pueden ser más grandes que aproximadamente una cuarta parte del radio de un vacío cósmico y nunca se ha visto ninguno más grande.

En 2022 se descubrió Alcyoneus, la radio galaxia más extensa, con chorros y lóbulos emitidos por el centro galáctico, que abarca 16 millones de años luz.

¡16 millones de años luz!

A grandes escalas, muy grandes escalas, el universo se caracteriza por tener una forma de telaraña o de red, formada por filamentos en los que se ubican las galaxias. El resto son vacíos. Esos espacios tienen un radio medio de entre 50 a 70 millones de años luz. En el caso de Alcyoneus, ocuparía de un 20 a 30% de uno de estos vacíos. Según la física, se pensaba que estos chorros de energía solo podrían llegar a unos 16 millones de años luz.

En 2024, Un equipo de científicos, dirigido por Martijn Oei, descubre Porfirión con un tamaño de 24 millones de años luz de punta a punta. Y se formó hace 7.500 millones de años, cuando el universo tenía la mitad de su edad actual, lo que implica que está absurdamente lejos.

Estas emisiones ocupan un 66% del vacío cósmico en el que se encuentran y equivalen a 140 veces el tamaño, de punta a punta, de nuestra galaxia.

La potencia de este sistema de chorro es enorme. Los autores del estudio la estiman en unos 10^39 vatios, es decir, más de dos billones de veces la cantidad de energía emitida por el Sol.

Para que estos chorros crezcan hasta tal punto, se requieren unas condiciones especiales. Primero, los chorros deben atravesar el medio que rodea al agujero negro, luego atravesar el gas y el polvo interestelares dentro de la galaxia, luego atravesar el medio circungaláctico, que se extiende cientos de miles de años luz alrededor de la galaxia, hasta que finalmente penetran en el espacio intergaláctico.

La alta potencia de estos chorros, especialmente durante tanto tiempo, hace que estos chorros y esos lóbulos de radio gigantes se expandan con el tiempo. En el caso de Porfirión, esto no ocurrió; la existencia de Porfirión demuestra que los chorros de los agujeros negros pueden persistir de manera coherente durante mucho más tiempo de lo que se creía anteriormente.

Por lo tanto el agujero negro del centro galáctico debía se supermasivo inicialmente y creció sobre 1.000 millones de masas solares para emitir estos chorros.

¿Cómo es que, siendo tan enorme, no lo hemos visto antes? En general, los objetos más brillantes son los que apuntan de cara a nosotros, por lo que vemos el brillo directamente y, por lejos que esté, el brillo es descomunal. En este caso, afortunadamente, lo vemos desde un lado. Esto nos permite determinar la longitud de los chorros y determinar la potencia de la emisión.