Cañones cósmicos: cómo los agujeros negros aceleran partículas a velocidades inimaginables ✎ exprés

Original: "High-Synchrotron-Peaked BL Lacs as Multi-Messenger Sources: Connecting Ultra-High-Energy Cosmic Rays and Neutrinos"
arXiv:2606.00816 · 2026-05-30 · arXiv non-exclusive · análisis propio · 3 min
Algunos núcleos galácticos activos funcionan como aceleradores naturales capaces de impartir a las partículas energías millones de veces mayores que las del Gran Colisionador de Hadrones.

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Una piedra cae en un estanque y ondas se expanden por el agua. Así también la luz de galaxias lejanas se dispersa en todas direcciones — con calma y mesura. Pero en el centro de algunas galaxias no se esconde una piedra, sino un verdadero cañón: dispara partículas con una fuerza colosal. Los astrónomos llaman a estos objetos HSP BL Lac. Son núcleos galácticos activos donde un agujero negro supermasivo arremolina materia en un disco y expulsa chorros estrechos de plasma dirigidos casi directamente hacia nosotros.

En estos chorros, las partículas se aceleran hasta alcanzar energías millones de veces superiores a su energía en reposo. Los electrones giran en el campo magnético y emiten luz. La frecuencia de esta emisión delata su energía desenfrenada — el pico se sitúa en el ultravioleta y los rayos X (frecuencia superior a 10 a la 15ª potencia hercios). Como si una bombilla común de repente brillara un millón de veces más intensamente y pasara a emitir rayos invisibles al ojo. Precisamente estos objetos son los principales sospechosos de producir rayos cósmicos de energía ultraelevada y neutrinos con energías superiores a cientos de teraelectronvoltios.

En 2017, el observatorio de neutrinos IceCube capturó una partícula que llegó del blázar TXS 0506+056, que en ese momento estaba en erupción en el rango de rayos gamma. Este fue el primer indicio directo de la conexión entre blázares y neutrinos.

Pero la simplicidad aquí es solo aparente. Para producir rayos cósmicos con energías superiores a 10 a la 19ª potencia electronvoltios (equivalente al impacto de una pelota de tenis comprimido en una sola partícula subatómica), los chorros deben transportar una energía colosal. Además, en forma de partículas pesadas, no solo de electrones ligeros. Los cálculos muestran que se necesitaría demasiado "combustible". El presupuesto energético de estos objetos se resquebraja. Además, el Observatorio Pierre Auger ve en la composición de los rayos más núcleos pesados que protones, y las direcciones de llegada están casi uniformemente distribuidas por el cielo. Esto concuerda mal con los raros "cañones" que disparan en un haz estrecho. Quizás la clave esté en los campos magnéticos que enredan las trayectorias. O en que los chorros "respiran" — se contraen y se expanden, cambiando su puntería.

Los catálogos 2WHSP y 3HSP, elaborados a partir de datos infrarrojos del telescopio WISE, contienen alrededor de 2000 de estos objetos. Es un censo de todos los faros cuyo haz puede apuntar ocasionalmente hacia nosotros.

Los nuevos instrumentos — IceCube-Gen2, KM3NeT, el conjunto de telescopios Cherenkov CTAO, el polarímetro de rayos X IXPE y los detectores de rayos cósmicos modernizados — permitirán medir parámetros clave. ¿De dónde vienen los neutrinos? ¿Cómo está polarizada la luz de los destellos? ¿De qué están hechos exactamente los rayos de energías extremas? Las respuestas mostrarán si estos cañones cósmicos son realmente los principales aceleradores del universo. O si el título corresponderá a otra clase de objetos. Y entonces las ondas en el agua de galaxias lejanas nos contarán mucho más de lo que sabemos hoy.

La energía de un protón de energía ultraelevada es aproximadamente igual a la energía cinética de un mosquito en vuelo, pero comprimida en un volumen billones de veces menor que el núcleo atómico.

En la novela "Contacto" de Carl Sagan, la señal de los extraterrestres proviene de la estrella Vega, pero en la trama está modulada por un flujo de neutrinos — precisamente las partículas que hoy se detectan provenientes de blázares.

\nu_{\rm peak} > 10^{15}\,{\rm Hz}
Frecuencia pico de la emisión sincrotrón de los electrones en el chorro del blázar, que indica sus energías relativistas.
Científicos
Stephen HawkingJacob BekensteinFritz ZwickyBernhard RiemannJoseph WeberKarl Schwarzschild
Conceptos
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