Por primera vez, los astrónomos han observado que ciertos agujeros negros supermasivos expulsan chorros de partículas de alta energía al espacio, y el proceso es impactante.

Ondas de choque que se propagan a lo largo del haz de un campo magnético tan distorsionador de blazar que acelera las partículas que escapan a casi la velocidad de la luz, informan los astrónomos el 23 de marzo. Naturaleza. Estudiar una aceleración tan extrema puede ayudar a investigar cuestiones físicas fundamentales que no se pueden estudiar de otra manera.

Los blazars son agujeros negros activos que disparan chorros de partículas de alta energía a la Tierra, haciéndolos aparecer como puntos brillantes a millones o incluso miles de millones de años luz de distancia (Número de serie: 14/07/15). Los astrónomos sabían que las velocidades extremas de los chorros y los estrechos haces columnares tenían algo que ver con la forma de los campos magnéticos alrededor de los agujeros negros, pero los detalles eran borrosos.

Ingrese al Imaging X-Ray Polarimetry Explorer o IXPE, un telescopio en órbita lanzado en diciembre de 2021. Su misión es medir la polarización de rayos X, o cómo se alinea la luz de rayos X a medida que viaja por el espacio. Si bien las observaciones anteriores de blazar de ondas de radio polarizadas y luz óptica han examinado partes de chorros días o años después de su aceleración, los rayos X polarizados pueden ver el núcleo activo de un blazar (Número de serie: 24/03/21).

«En los rayos X, realmente miras el corazón de la aceleración de partículas», dice el astrofísico Yannis Liodakis de la Universidad de Turku en Finlandia. «Realmente miras la región donde sucede todo».

En marzo de 2022, IPXE inspeccionó un blazar particularmente brillante llamado Markarian 501, ubicado a unos 450 millones de años luz de la Tierra.

Liodakis y sus colegas tenían dos ideas principales sobre cómo los campos magnéticos podrían acelerar el chorro de Markarian 501. Las partículas podrían mejorarse mediante la reconexión magnética, donde las líneas del campo magnético se rompen, se reforman y se conectan a otras líneas cercanas. El mismo proceso acelera el plasma en el Sol (Número de serie: 14/11/19). Si esa fuera la máquina de aceleración de partículas, la polarización de la luz a lo largo del chorro tendría que ser la misma en todas las longitudes de onda, desde las ondas de radio hasta los rayos X.

Otra opción es una onda de choque que dispara partículas por el chorro. En el lugar del choque, los campos magnéticos cambian repentinamente de turbulentos a ordenados. Este interruptor podría enviar partículas que se precipitan como el agua a través de una boquilla en una manguera. Cuando las partículas abandonan el lugar del impacto, la turbulencia debería volver a tomar el control. Si el choque fuera responsable de la aceleración, los rayos X de longitud de onda corta deberían estar más polarizados que la luz óptica y de radio de longitud de onda más larga, según lo medido por otros telescopios.

Una ilustración de la nave espacial IXPE observando rayos X polarizados de un blazar y su jet
Los rayos X polarizados observados por la nave espacial IXPE (que se muestra) provienen de un blazar y su chorro. El recuadro muestra partículas en el chorro que se encuentran con una onda de choque (blanco) y se aceleran a velocidades extremas, emitiendo luz de rayos X de alta energía. A medida que pierden energía, las partículas emiten luz de menor energía en las longitudes de onda visible, infrarroja y de radio (púrpura y azul), y el haz se vuelve más turbulento.Pablo García/MSFC/NASA

Eso es exactamente lo que vieron los investigadores, dice Liodakis. «Tenemos un resultado claro», dice, lo que habla de la explicación de la onda expansiva.

Todavía queda trabajo por hacer para descubrir los detalles del flujo de partículas, dice el astrofísico James Webb de la Universidad Internacional de Florida en Miami. Por un lado, no está claro qué produciría la conmoción. Pero «este es un paso en la dirección correcta», dice. «Es como abrir una nueva ventana y mirar el objeto de nuevo, y ahora estamos viendo cosas que no veíamos antes. Es muy emocionante.»

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