Variabilidad extrema en los confines del universo

Los agujeros negros son los monstruos más poderosos y aterradores de nuestro universo, acechando en el centro de las galaxias. Algunos, como el agujero negro en el centro de nuestra galaxia la Vía Láctea,  Sagitario A*, ya han terminado su comida cósmica, con solo algunos mordiscos ocasionales observados hoy. Otros, sin embargo, son vistos devorando vorazmente la deliciosa materia de su entorno. En esos momentos, los agujeros negros son devoradores ruidosos, dominando toda la actividad en el centro de su galaxia anfitriona. A medida que la materia se adentra en espiral hacia las fauces sin fondo, colisiona, se calienta y se vuelve muy brillante, desde rayos X hasta energías infrarrojas. El disco de acreción alrededor de un agujero negro supermasivo puede eclipsar fácilmente a los miles de millones de estrellas de una galaxia, y ese increíble brillo puede convertirlos en algunos de los objetos más distantes que podemos observar tanto en el espacio como en el tiempo. Los agujeros negros también pueden ser devoradores desordenados, arrojando material en chorros cósmicos que pueden alcanzar miles e incluso millones de años luz de distancia, material que luego puede influir en el universo que lo rodea.

Ilustración artística de un primer plano de un agujero negro y su chorro, como el de CFHQS J1429+5447. Crédito de la imagen: NASA/CXC/M. Weiss (CXC).

De los muchos misterios que mantienen despiertos a los astrónomos toda la noche observando y reflexionando sobre estas enigmáticas bestias, uno de los más desconcertantes es cómo los agujeros negros alcanzan tamaños tan enormes. Vemos agujeros negros supermasivos con masas cientos de millones de veces superiores a la del Sol, observados cuando el universo tenía tan solo unos cientos de millones de años. Es como encontrar jugadores de baloncesto de 2,1 metros o de fútbol americano de 136 kilos con un apetito similar en un aula de preescolar: ¿cómo pudieron crecer tanto tan rápido?

Las recientes observaciones de los observatorios de rayos X NuSTAR y Chandra de la NASA podrían ofrecer algunas pistas. En un artículo publicado recientemente por el Astrophysical Journal , científicos dirigidos por Lea Marcotulli en la Universidad de Yale y Thomas Connor en el Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian informan sobre las observaciones del agujero negro con acreción más luminoso en rayos X, o cuásar, jamás descubierto en los primeros mil millones de años del universo. Este cuásar, llamado CFHQS J1429+5447, se encontró inicialmente hace 15 años utilizando datos de un telescopio terrestre que examinó amplias áreas del cielo. Mucho más recientemente fue observado por Chandra, que pudo captar rayos X de esta fuente increíblemente distante. Solo cuatro meses después, NuSTAR también lo observó, descubriendo que el cuásar había duplicado su brillo en rayos X en ese tiempo.

Una variación tan drástica en tan poco tiempo para algo tan masivo evidencia que este cuásar es un devorador particularmente desordenado, expulsando un potente chorro de material a una velocidad cercana a la de la luz. Este chorro apunta directamente a la Tierra, una alineación fortuita que aumenta la cantidad de luz que nos llega, permitiendo que telescopios en órbita terrestre, como NuSTAR y Chandra, lo detecten a gran distancia.

"Estos resultados tienen implicaciones significativas para los agujeros negros supermasivos y las teorías de la evolución de chorros", afirmó Marcotulli. "La presencia de un chorro podría ser necesaria para el desarrollo de agujeros negros tan extremos en etapas tan tempranas del Universo".

Dado que la luz observada desde este cuásar se emitió cuando el Universo era aún muy joven, esto nos permite observar una era poco después del Big Bang, llamada Época de Reionización. Este período fue cuando la luz comenzó a atravesar el Universo sin impedimentos, lo que nos permite ver estrellas, galaxias y cuásares distantes en la actualidad. Exactamente qué tipo de objetos ayudaron a despejar el camino para que la luz viajara por el espacio es un misterio que los astrónomos aún intentan desentrañar, pero el descubrimiento de un chorro cósmico como este sugiere que los devoradores más grandes y desordenados del Universo podrían haber estado involucrados.

Publicado en NuSTAR el 14 de enero del 2025, enlace publicación.