Descubren oscilaciones en la luz de un núcleo alimentado por un agujero negro
La colaboración internacional del Instituto español
de Astrofísica de Canarias (IAC) descubrió variaciones rápidas y
cuasiperiódicas en el brillo de un blazar, que es un tipo de núcleo galáctico
activo (AGN) que se alimenta de material que cae en un agujero negro
supermasivo en el centro de una galaxia.
El blazar, que está situado a unos mil millones de
años luz, es el denominado Lacertae, y los cambios, que se observaron durante
un fuerte estallido producido en 2020 tienen su origen asociado con un chorro
de partículas de altas energías, informó este miércoles el IAC.
En el estudio, que se publica en la revista Nature,
se utilizaron datos de satélites espaciales combinados con observaciones
realizadas desde infraestructuras terrestres, entre ellas, los observatorios
del Teide, en Tenerife, y del Roque de los Muchachos, en La Palma, en el
archipiélago atlántico español.
Explica el IAC que alrededor del 10 % de los AGN
tienen un par de chorros o jets que son despedidos al espacio interestelar a
velocidades cercanas a la de la luz. Los blazares se observan cuando uno de los
chorros apunta casi directamente hacia la Tierra, lo que hace que se vea mucho
más brillante por efectos relativistas.
El fenómeno es similar a lo que ocurre con la luz de
un faro, agrega el Instituto de Astrofísica de Canarias.
Los jets producen una emisión de radiación
electromagnética que cambia rápidamente con el tiempo y abarca desde las ondas
de radio hasta los rayos gamma.
Las variaciones que se generan suelen ser
aleatorias, sin un patrón aparente, por lo que es necesario observar estas
fuentes frecuentemente.
Desde hace algo más de 10 años, algunos equipos como
la colaboración internacional Whole Earth Blazar Telescope (WEBT) -
INAF/Osservatorio Astrofisico di Torino y el grupo de Astrofísica en la
Universidad de Boston (EEUU) monitorizan con telescopios terrestres una muestra
de blazares brillantes en rayos gamma, que también son observados por los
satélites AGILE (Agencia Espacial Italiana) y Fermi (NASA).
En un estudio reciente, la colaboración WEBT
monitorizó la variabilidad de la luz visible en el blazar BL Lacertae (BL Lac),
durante un fuerte estallido en múltiples longitudes de onda en la segunda mitad
de 2020. Las observaciones permitieron descubrir ciclos de cambios de brillo
visible muy rápidos, oscilando aproximadamente cada trece horas, y mantenidos
durante un mes.
BL Lac está alimentado por un agujero negro de 170
millones de masas solares y se encuentra a unos 1.000 millones de años luz.
Estos ciclos de cambios de brillo reciben el nombre
de oscilaciones cuasiperiódicas (QPO).
"Las QPO se observan con más frecuencia en
binarias de rayos X con agujeros negros, que tienen masas más pequeñas, entre
diez y cincuenta masas solares, y se explican generalmente por aportaciones de
gas caliente en el disco de material en acreción que gira alrededor del agujero
negro", explica Svetlana Jorstad, investigadora de la Universidad de
Boston que dirigió el equipo científico que participó en el estudio.
"Sin embargo, en el caso de BL Lac, la luz está
polarizada, lo que no ocurre con la emisión por gas caliente en el disco, por
lo que interpretar ese comportamiento es complicado”, añade.
Como posible explicación, el equipo propone la
formación de un pliegue en el chorro de partículas que retuerce el campo
magnético, de manera que hace oscilar el brillo observado.
Además, la polarización cambia con una escala de
tiempo similar a la del brillo. “Esta luz polarizada procede del jet –señala
Alan Marscher, investigador de la Universidad de Boston y coautor del estudio–,
y la polarización solo puede variar si el campo magnético cambia en la región
que produce la luz, por lo que el campo magnético del chorro debe estar
retorciéndose para causar las oscilaciones".
"Si el campo magnético de un jet tiene un
patrón en espiral, la eyección de materia y el campo pueden volverse inestables
y retorcerse, creando un pliegue. A medida que las partículas del chorro fluyen
a través del pliegue, la orientación del foco emisor cambia de un lado a otro,
lo que provoca los QPO”, declara Haocheng Zhang, del Centro de Vuelo Espacial
Goddard de la NASA y coautor del estudio.
En la determinación del origen de los rayos gamma en
los blazares es muy importante el seguimiento simultáneo en luz visible desde
observatorios terrestres y en altas energías desde satélites.
“En el caso de BL Lac se ha observado que no hay
retraso entre las variaciones observadas en rayos gamma y en visible, lo que
indica que ambas emisiones provienen de la misma zona del jet”, comenta José
Antonio Acosta Pulido, investigador del IAC y coautor del estudio / EFE
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