Un agujero negro verdaderamente supermasivo tiene chorros que se extienden a 23 millones de años luz, los más grandes jamás vistos

Los chorros que salen disparados de un enorme agujero negro son más grandes de lo que se creía teóricamente posible y pueden cambiar las ideas sobre cómo se desarrollaron las galaxias. Este par de chorros son los más largos y, por lo tanto, los más potentes que hemos encontrado hasta ahora, con una longitud combinada de 23 millones de años luz, más de 10 veces la distancia entre la Vía Láctea y la galaxia de Andrómeda.

El agujero negro supermasivo (SMBH) responsable de estos chorros épicos es sin duda inmenso, pero lo más sorprendente es que lo estamos viendo como era hace 7.500 millones de años, es decir, cuando el universo tenía un poco menos de la mitad de su edad actual. Cualquier cosa tan épica necesita un apodo y los astrónomos que lo encontraron lo han llamado Porfirión, en honor a un gigante de la mitología griega, siguiendo el patrón de llamar a los chorros récord anteriores Alcioneo. Porfirión es un 40 por ciento más grande que su compañero gigante, lo que anteriormente se pensaba que representaba un máximo teórico.

«Este par no tiene sólo el tamaño de un sistema solar o de una Vía Láctea; estamos hablando de un total de 140 diámetros de la Vía Láctea», dijo el Dr. Martijn Oei de Caltech en un comunicado. «La Vía Láctea sería un pequeño punto en estas dos erupciones gigantes».

Las galaxias se forman en lo que se conoce como la red cósmica, hebras de material que están más concentradas que el resto del universo. Cuando el universo era más pequeño, las hebras de la red eran más cortas y densas que hoy. Estos chorros casi podían cruzar uno de los vacíos cósmicos dentro de la red en ese momento.

«Los astrónomos creen que las galaxias y sus agujeros negros centrales coevolucionan, y un aspecto clave de esto es que los chorros pueden dispersar enormes cantidades de energía que afectan el crecimiento de sus galaxias anfitrionas y otras galaxias cercanas», dijo el profesor de Caltech George Djorgovski. «Este descubrimiento muestra que sus efectos pueden extenderse mucho más lejos de lo que pensábamos».

Aunque el equipo que realizó el descubrimiento confía en que chorros como estos influirían en las galaxias que encuentran, no saben exactamente cómo. Oei quiere explorar hasta qué punto magnetizan la red, por ejemplo.

Un único par de chorros puede influir en docenas de galaxias que lo rodean, pero sigue siendo una cifra diminuta entre los miles de millones de galaxias que existen. Sin embargo, aunque Porphyrion es de un tamaño asombroso, se descubrió en el transcurso de un estudio que ha revelado que los chorros potentes son mucho más comunes de lo que se sospechaba. El proyecto, llevado a cabo con el radiotelescopio de matriz de baja frecuencia (LOFAR), ya ha descubierto 11.000 de estos chorros gigantes y está lejos de haber terminado. La cantidad, así como el tamaño del ejemplar más grande, ha sorprendido a quienes llevan a cabo la búsqueda.

«Ya se sabía que había aviones gigantes antes de que empezáramos la campaña, pero no teníamos ni idea de que habría tantos», dijo el profesor Martin Hardcastle, de la Universidad de Hertfordshire.

Cuando el material comienza a girar en espiral hacia un agujero negro, la energía generada tiene que ir a alguna parte y se libera a través de una mezcla de radiación y chorros que aceleran las partículas hasta alcanzar una velocidad cercana a la de la luz.

Hemos visto discos de acreción resplandecientes de agujeros negros gigantes desde la época en la que ahora vemos Porfirión, y mucho antes, pero los chorros gigantes son un asunto diferente. «Hasta ahora, estos sistemas de chorros gigantes parecían ser un fenómeno del universo reciente», dijo Oei. «Si chorros distantes como estos pueden alcanzar la escala de la red cósmica, entonces cada lugar en el universo puede haber sido afectado por la actividad de los agujeros negros en algún momento del tiempo cósmico».

Sin embargo, el estudio LOFAR ha demostrado que esta historia de evolución del modo radiativo al modo jet a medida que el universo envejece necesita un replanteamiento.

Aunque la mayoría de los miles de chorros recién descubiertos son sólo líneas en una base de datos, algo tan épico como Porfirión requería una atención mucho más minuciosa. Se utilizaron dos radiotelescopios con capacidades diferentes a las de LOFAR para identificar de cuál de las dos posibles galaxias procedía Porfirión. Como era de esperar, la galaxia también es gigante, con una masa estimada diez veces mayor que la de la Vía Láctea. Si tenemos en cuenta que nuestra propia galaxia ha crecido en el ínterin al consumir conjuntos de estrellas más pequeños, las diferencias entre las dos a edades comparables son aún mayores.

Pero lo más sorprendente es que este trabajo demostró que el agujero negro de Porfirión también irradia intensamente, lo que hace que su liberación total de energía sea aún más épica de lo que revelaron las observaciones iniciales.

La demostración de Porfirión de que los agujeros negros que irradian intensamente también pueden producir chorros poderosos plantea la pregunta obvia de cuán común es esto.

«Es posible que estemos viendo la punta del iceberg», dijo Oei. «Nuestro estudio LOFAR sólo cubrió el 15 por ciento del cielo. Y la mayoría de estos chorros gigantes son probablemente difíciles de detectar, por lo que creemos que hay muchos más de estos colosos por ahí».

Afortunadamente, ahora tenemos muchos otros chorros distantes que explorar para ver cuántos de ellos también emiten una radiación intensa. Un próximo artículo anuncia que hay 8.000 de ellos. Aunque el aprendizaje automático ayuda a identificar candidatos para estos chorros en imágenes de radio, se trata de un área en la que el ojo humano, incluso el de los aficionados, aún no ha sido igualado, por lo que los científicos ciudadanos proporcionaron una etapa crucial en la identificación de los objetos.

Para producir chorros como el de Porfirión no solo se necesita un asteroide de gran tamaño que se alimente vorazmente. También debe ser estable, de modo que los chorros sigan apuntando en la misma dirección y no haya fuerzas a su alrededor que distorsionen los flujos. Hardcastle cree que dicha estabilidad debe haber durado mil millones de años, aunque cómo se mantuvo es otra cosa que el equipo desea explorar.

Si el tamaño de Porfirión no le sorprende lo suficiente, tenga en cuenta que 23 millones de años luz es un mínimo; dependiendo de cómo esté inclinado respecto a nosotros, podría ser sustancialmente más.

El estudio que describe a Porfirión se ha publicado en Nature. El estudio sobre los 8.000 nuevos sistemas de chorros se publicará en Astronomy & Astrophysics (preimpresión en arXiv.org).