Agujero negro expulsa materia a un 20% de la velocidad de la luz en fenómeno similar al solar

Un equipo internacional de astrónomos liderado por el Instituto Holandés para la Investigación Espacial (SRON) ha documentado un fenómeno extraordinario: la expulsión repentina de materia desde las cercanías del agujero negro supermasivo NGC 3783 a velocidades que alcanzan el 20% de la velocidad de la luz.

Durante una observación de 10 días, principalmente con el telescopio espacial XRISM, los investigadores presenciaron tanto la formación como la aceleración de esta eyección de materia. Según los científicos, mientras que normalmente estos estallidos son impulsados por radiación intensa, en este caso la causa más probable fue un cambio repentino en el campo magnético, similar a las erupciones solares.

"Esta es una oportunidad única para estudiar el mecanismo de lanzamiento de flujos ultrarrápidos", afirma Liyi Gu, autor principal del estudio publicado en la revista Astronomy & Astrophysics. "Los datos sugieren que la aceleración del flujo es impulsada por fuerzas magnéticas, similar a las eyecciones de masa coronal del Sol".

Aunque los agujeros negros supermasivos son conocidos por sus fluctuaciones en rayos X, esta es la primera vez que los astrónomos observan claramente una eyección a alta velocidad acelerada durante un estallido de rayos X. El fenómeno fue revelado durante la observación continua más larga realizada hasta ahora por el XRISM. Durante este período de 10 días, los científicos detectaron variaciones en el brillo de rayos X, especialmente en la banda de rayos X más suaves. Estos cambios, incluido el estallido que duró tres días, no son inusuales para agujeros negros supermasivos.

Sin embargo, lo que hace único a este estallido es la eyección simultánea de gas desde el disco de acreción del agujero negro —el disco giratorio de materia que orbita alrededor del agujero negro. Este gas fue expulsado a velocidades increíblemente altas, alcanzando los 60.000 kilómetros por segundo, equivalente al 20% de la velocidad de la luz.

El gas parece provenir de una región situada a una distancia de aproximadamente 50 veces el tamaño del agujero negro. En esta turbulenta zona, la gravedad y las fuerzas magnéticas interactúan de manera extrema. Los autores creen que la eyección fue causada por un proceso denominado reconexión magnética —una reconfiguración repentina de los campos magnéticos que libera enormes cantidades de energía.

Una eyección de masa coronal ocurre cuando grandes burbujas de plasma solar caliente son lanzadas al espacio. Un agujero negro supermasivo puede hacer lo mismo, solo que estas erupciones son diez mil millones de veces más potentes, empequeñeciendo cualquier cosa que hayamos visto en nuestro Sol. Gu y sus colegas proponen que el evento observado en el agujero negro, al igual que su contraparte solar, es alimentado por estallidos repentinos de energía magnética. Esto contrasta con las teorías comunes que sugieren que los agujeros negros expulsan materia a través de radiación intensa o calor extremo.

Los resultados ofrecen nuevas perspectivas sobre cómo los agujeros negros no solo atraen materia, sino que, bajo ciertas condiciones, también la expulsan de vuelta al espacio. Este proceso, conocido como retroalimentación, puede desempeñar un papel clave en cómo las galaxias crecen y cambian con el tiempo, influyendo en las estrellas y el gas alrededor del agujero negro y ayudando a dar forma al universo que vemos hoy.

Este descubrimiento destaca la importancia de la colaboración internacional entre agencias espaciales e institutos de investigación. Una flota de siete misiones espaciales observó el mismo objetivo simultáneamente: XRISM lideró la campaña, con el apoyo de XMM-Newton, NuSTAR, Hubble, Chandra, Swift y NICER.

El estudio completo ha sido publicado en la revista Astronomy & Astrophysics bajo el título "Delving into the depths of NGC 3783 with XRISM III. Birth of an ultrafast outflow during a soft flare".