¿Los agujeros negros emiten luz? Una galaxia blazar nos ayuda a aprender.

A unos 450 millones de años luz de la Tierra se encuentra una galaxia en la constelación de Hércules. Mercariano 501. en Imagen de luz visible Ahí lo tenemos, el Marcarin 501 parece una simple mancha sin interés.

Pero las apariencias pueden engañar, especialmente en el espacio. El Markarian 501 es una plataforma de lanzamiento de partículas cargadas que viajan cerca de la velocidad de la luz. Un chorro brillante de partículas de alta energía y radiación se emite desde el corazón de la galaxia, precipitándose hacia la Tierra. Eso lo convierte en un laboratorio natural perfecto para estudiar esas partículas aceleradas, si los científicos pudieran descubrir qué las causa.

En un trabajo de investigación publicado Diario la naturaleza Hoy en día, los astrónomos nunca antes habían podido mirar profundamente en el corazón de uno de esos chorros y ver qué expulsa esas partículas en primer lugar. «Esta es la primera vez que podemos probar directamente el modelo de aceleración de partículas», dijo yannis leodakises astrónomo de la Universidad de Turku en Finlandia y autor principal del artículo.

Markarian 501 es un ejemplo brillante literal Una clase especial de galaxias se llaman blazares.. Lo que hace que esta galaxia sea tan brillante es el agujero negro supermasivo en su centro. La región densa en gravedad libera un resorte masivo de partículas de alta energía, formando un chorro que viaja a una velocidad muy cercana a la de la luz y se extiende por varios millones de años luz.

Los agujeros negros supermasivos en muchas galaxias disparan chorros de esta manera, como los llaman los astrónomos. Núcleos Galácticos Activos. Pero los blazares como Markarian 501 se definen por el hecho de que sus chorros apuntan en la dirección general de la Tierra. Los astrónomos pueden mirar río arriba usando telescopios enfocados en él y obtener una visión clara de un flujo constante de partículas a través de ondas en cada parte del espectro electromagnético, desde ondas de radio brillantes hasta luz visible y rayos gamma brillantes.

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Un blazar puede extender su influencia mucho más allá de su propio rincón del universo. Por ejemplo, un detector enterrado bajo el hielo antártico captó un neutrino, una partícula fantasmal de baja masa que los físicos hacen todo lo posible por evitar, proveniente de un blazar llamado TXS 0506+56. Esta es la primera vez que los investigadores detectan neutrinos que aterrizan en la Tierra desde fuera del sistema solar (y desde 5 mil millones de años luz de distancia).

Pero, ¿un agujero negro supermasivo produce realmente luz y otras ondas electromagnéticas? ¿Qué sucede dentro del avión? ¿Qué sentirías y verías exactamente si estuvieras navegando dentro de él?

Los científicos también quieren saber estas respuestas, y no solo porque son un experimento mental divertido y extremo. Los Bluzars son aceleradores de partículas naturales, y son mucho más grandes y poderosos que cualquier acelerador que podamos construir actualmente en la Tierra. Al analizar la dinámica de un chorro blazar, pueden aprender qué procesos naturales pueden acelerar la materia hasta casi la velocidad de la luz. Además, Markarian 501 es uno de los blazares más deseables para estudiar, porque está relativamente cerca de la Tierra, al menos en comparación con otros blazars que aún pueden estar a muchos miles de millones de años luz de distancia.

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Entonces, Leodakis y decenas de colegas de todo el mundo se dispusieron a observarlo. ellos usan Explorador de polarización de rayos X de imágenes (IXPE), un telescopio parecido a una medusa lanzado por la NASA en diciembre de 2021, observa la longitud de ese chorro. En particular, el IXPE estudió si los rayos X distantes están polarizados y cómo se orientan sus ondas electromagnéticas en el espacio. Por ejemplo, las ondas de una bombilla no están polarizadas, se mueven en cualquier dirección. Por otro lado, las ondas de una pantalla LCD están polarizadas y solo viajan en una dirección, por lo que puedes tirar fuerte Haz que tu pantalla sea invisible para todos los demás.

De vuelta en el cielo, si los astrónomos conocen la polarización de una fuente como un agujero negro, pueden reconstruir lo que le sucedió. Leodakis y sus colegas tenían una idea de qué esperar, ya que los expertos en su campo habían pasado años modelando y simulando jets en sus computadoras. «Esta es la primera vez que hemos podido probar directamente las predicciones de esos modelos», explica.

Descubrieron que los culpables eran las ondas de choque: frentes de partículas de movimiento rápido que chocaban con partículas de movimiento más lento, moviéndose tan rápido como un naufragio empujado por el agua. Los choques violentos produjeron los rayos X que los astrónomos vieron en las lecturas del IXPE.

Esta es la primera vez que los astrónomos utilizan métodos de polarización de rayos X para observar los resultados. «Esto es realmente un gran avance en nuestra comprensión de estas fuentes», dijo Leodakis.

en el interior Una perspectiva acompañante en el interior la naturaleza, Leah Marcotuli, un astrofísico de la Universidad de Yale que no fue autor del artículo, calificó el resultado de «deslumbrante». «Este gran paso adelante nos acerca un paso más a la comprensión de este acelerador de partículas extremas», escribió.

Por supuesto, todavía hay muchas preguntas sin respuesta en torno a los Jets. ¿Son estas ondas de choque responsables de todas las partículas aceleradas del agujero negro de Margarine 501? ¿Y otros blazars y galaxias tienen ondas de choque como ellos?

Leodakis dijo que su equipo continuará estudiando los rayos X de Mercarian 501 hasta al menos 2023. Es difícil apartar la mirada con este impresionante objeto.

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