En 2018, mientras telescopios de todo el mundo escaneaban la galaxia M87, a 55 millones de años luz de distancia, capturaron un evento de rara intensidad. El agujero negro supermasivo M87* ha emitió una gigantesca llamarada gammaun destello extremadamente brillante y energético de rayos gamma, la forma más poderosa de radiación electromagnética.
Estos eventos cósmicos son generalmente de corta duración, pero liberan en cuestión de segundos una energía colosal equivalente a la que nuestro Sol emitiría durante varios miles de millones de años.
En el corazón de la bestia
Imaginemos el agujero negro supermasivo como un inmenso remolino cósmico. A su alrededor gravita un disco de material, similar a un gigantesco anillo de gas y polvo. Esta materia, al caer hacia el agujero negro, se calienta considerablemente bajo el efecto de las fuerzas de fricción, comparable al fenómeno que calienta nuestras manos cuando las frotamos. pero en una escala miles de millones de veces mayor. Este intenso calor hace que el disco de acreción brille, creando el característico anillo brillante que se ve en la primera imagen histórica de M87* (ver más abajo).
Los intensos campos magnéticos, generados por la rotación del disco de acreción y del propio agujero negro, desempeñan un papel importante en la formación de chorros relativistas, géiseres cósmicos extremadamente poderosos. Estos campos magnéticos, estructurados en líneas de fuerza, canalizan parte del material sobrecalentado del disco, acelerándolo a velocidades cercanas a la de la luz a lo largo de las líneas de campo que se extienden perpendicularmente al disco, formando así dos chorros de plasma colimados.
La anatomía de una erupción del Titanic
La erupción gamma observada en 2018 representa un evento de increíble violencia. Para comprender su magnitud, imaginemos un volumen espacial equivalente a 170 veces la distancia Tierra-Sol: una región sorprendentemente compacta a escala cósmica, apenas diez veces más grande que el propio agujero negro. Fue en este espacio relativamente pequeño donde esta explosión de poder fenomenal.
El mecanismo detrás de esta erupción se puede comparar con una colisión cósmica: los “grumos” de material que caen en el chorro de plasma se aceleran violentamente. Esta aceleración es tan intensa que genera una inmensa cantidad de rayos gamma. La energía liberada por tal erupción es miles de millones o incluso billones de veces mayor que el de una bomba nuclear moderna.
« Curiosamente, las intensas variaciones detectadas en los rayos gamma no aparecen en otras longitudes de onda, lo que sugiere que el área de la llamarada está estructurada de manera compleja y se comporta de manera diferente según el tipo de observación. » señala Daniel Mazin, de la Universidad de Tokio. En otras palabras, la zona de erupción se comporta como un verdadero camaleóncambiando de aspecto según el tipo de luz que se utilice para observarlo.
Un laboratorio de física fundamental cósmica
La observación simultánea de la llamarada de rayos gamma y los cambios en el anillo brillante alrededor del agujero negro ofrece una oportunidad única estudiar las leyes de la física en condiciones extremas. Sera Markoff, de la Universidad de Amsterdam, explica: “ Por primera vez, es posible combinar imágenes directas de áreas cercanas al horizonte de sucesos con llamaradas de rayos gamma procedentes de la aceleración de partículas, lo que permitirá probar teorías sobre el origen de estas llamaradas. »
Al observar directamente las interacciones entre la materia y la gravedad, los científicos pueden verificar si las predicciones de Einstein siguen siendo válidas. Estos cataclismos, raros y todavía en parte misteriosos, también pueden comprenderse mejor gracias a la combinación de imágenes directas y observaciones de rayos gamma. Los chorros relativistas mencionados anteriormente son extraordinarios aceleradores naturales de partículas. Al estudiar estos fenómenos, los científicos podrían descubrir nuevos mecanismos de aceleración, con posibles aplicaciones en física de partículas.
Observaciones de la explosión M87* profundizar enormemente nuestra comprensión Fenómenos de alta energía alrededor de agujeros negros supermasivos. El análisis de los datos recopilados durante esta excepcional erupción de rayos gamma pone de relieve la riqueza de los procesos físicos que operan en estas regiones del espacio-tiempo donde las leyes de la física alcanzan sus límites teóricos. Sin duda, estos impulsarán nuevos modelos teóricos para describir el comportamiento de la materia y la energía en estos entornos extremos y quizás nos ayuden a responder esta pregunta fundamental con mayor precisión: ¿De dónde venimos y de dónde viene nuestro Universo? ?
- En 2018, se observó una llamarada de rayos gamma excepcionalmente intensa cerca del agujero negro M87*, liberando una energía colosal en un espacio compacto.
- Esta explosión, provocada por la aceleración de partículas en chorros de plasma, es una oportunidad única para estudiar las interacciones entre la materia y la gravedad.
- Los descubrimientos alrededor de M87* permiten probar las leyes fundamentales de la física en condiciones extremas.
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