Emisión procedente del centro de una galaxia que recuerda a una serpiente.

El blázar CTA 102.

Simulaciones magneto-hidrodinámicas 3-D de un chorro relativista. Crédito: G. Bodo and P. Rossi (INAF-Osservatorio Astrofisico di Torino, Italy) and A. Mignone (Torino University, Italy).

Un grupo internacional de científicos dirigido por miembros del Instituto Nacional de Astrofisica - Osservatorio Astronomico di Torino (INAF-OATo) y en el que han participado investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), descubre un ejemplo particular de chorro con forma de espiral repleto de remolinos. Los resultados de estas observaciones se publican hoy en la revista Nature.

Un blázar es un objeto astronómico asociado a una galaxia elíptica gigante en cuyo centro se encuentra un agujero negro supermasivo que emite chorros de radiación y partículas de enorme energía en dirección a la Tierra, siendo uno de los fenómenos más energéticos del Universo.

En la segunda mitad del pasado año, el blázar CTA 102, a una distancia de 7.600 millones de años luz de la Tierra, mostró un importante aumento de su brillo, atrayendo la atención de todos los astrónomos especializados en estos objetos. El culmen de la emisión fue detectado el 28 de diciembre, cuando superó alrededor de 3.500 veces los niveles mínimos de brillo observados en años anteriores. El evento fue tan excepcional que hizo que, por unos días, este objeto fuese el blázar más luminoso observado hasta la fecha.

Vista artística del chorro proveniente del núcleo de una galaxia activa, tipo blázar,  y que apunta a lo largo de la línea de visión. Debido a esta orientación particular del chorro relativista, la emisión viene fuertemente amplificada, diluyendo la contribución de la galaxia donde se aloja. Crédito: Nasa/Goddard Space Flight Center.

Para seguir el evento, los investigadores del Observatorio Astrofísico de Turín (OATo) coordinaron una intensa campaña observacional multifrecuencia en el ámbito de la colaboración internacional Whole Earth Blazar Telescope (WEBT). Más de 40 telescopios en el hemisferio Norte recogieron miles de datos en el rango visible, radio e infrarrojo cercano, permitiendo construir las curvas de luz en detalle. Entre los telescopios que se utilizaron en esta colaboración se encuentran el Telescopio Carlos Sánchez y los telescopios IAC-80 y STELLA, todos ellos ubicados en el Observatorio del Teide (Izaña, Tenerife).

“Todos estos datos nos han permitido validar la hipótesis de que la variabilidad mostrada por este objeto es debida a cambios en el factor Doppler relativista”, explica José Antonio Acosta Pulido, investigador del IAC y uno de los autores del artículo que se publica hoy en la revista Nature. “La emisión de los blázares, continúa, está dominada por la radiación procedente de uno de los chorros relativistas, que apunta hacia La Tierra. Este alineamiento amplifica el flujo observado y causa una contracción de la longitud de onda de la radiación y, por tanto, una contracción de la escala de tiempo en la cual se produce la variabilidad”.

La interpretación de los investigadores es que el chorro es serpenteante e inhomogéneo porque emite radiación en varias frecuencias y desde zonas diferentes que cambian de orientación debido a las inestabilidades que surgen en el chorro o a los movimientos orbitales.

Impresión artística donde se ilustra el proceso de caída de materia hacia el agujero negro situado en el centro de la galaxia, formando un disco luminoso y por cuyos polos surgen potentes chorros de partículas moviéndose a velocidades relativistas”. Crédito: Don Dixon. Siguiendo esta interpretación, Acosta indica que “el increíble aumento de luminosidad fue el resultado de un mayor alineamiento (ocurrido hace alrededor de 8 mil millones de años) de la región del chorro responsable de la emisión óptica a nuestra línea de visión”. Gracias a estas observaciones, el modelo de la investigación encuentra apoyo tanto teórico como observacional. Crédito: Don Dixon.

“Las simulaciones numéricas tridimensionales, teniendo en cuenta las propiedades magneto-hidrodinámicas y las velocidades relativistas, muestran la aparición y propagación de inestabilidades en el chorro, que acaban distorsionándolo" aclara Acosta. "Por otro lado - añade -, el análisis de imágenes obtenidas por radio interferometría revelan que a escala de parsecs, equivalentes a 3,26 años-luz, el chorro aparece helicoidal y lleno de remolinos/vórtices. El cuadro que emerge es por lo tanto el de un "twisting jet" (chorro retorciéndose) cuya emisión, por una especie de “efecto faro” viene amplificada en diferentes longitudes de onda en distintos momentos y mostró una situación especialmente favorable en diciembre de 2016 para que la radiación visible fuese amplificada extraordinariamente”.

IAC.

Los Observatorios del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) forman parte de la red de Infraestructuras Científicas y Técnicas Singulares (ICTS) de España.

Artículo:  “Blazar spectral variability as explained by a twisting inhomogeneous jet” por C. M. Raiteri et al. Nature, artículo científico.

Otros investigadores del IAC/ULL involucrados:

• Carlos Lazaro
• Francesca Pinna
• Cristina Protasio
• F.J. Redondo-Lorenzo
• Gustavo Rodríguez Coira

Publicado en IAC el 4 de diciembre del 2.017.