La corriente silenciosa del cuásar: retrato en rayos X del jet interno

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Un haz de reflector atraviesa la niebla nocturna. Parte de la luz la vemos directamente de la lámpara, y otra parte, de las gotitas de agua que dispersan esa luz. El jet interno del cuásar PKS 0637-752 funciona de manera similar, solo que en lugar de niebla tenemos el fondo cósmico de microondas, remanente del Big Bang, y en lugar del reflector, un flujo de electrones que viajan casi a la velocidad de la luz.

Durante mucho tiempo no estaba claro por qué el débil jet interno, situado a solo 3,4–7 segundos de arco del núcleo, brilla en rayos X. Para los brillantes nudos externos de este jet, los límites gamma prácticamente descartaron la dispersión Compton inversa de la radiación relicta: si los electrones rápidos cedieran energía a los fotones del fondo, los instrumentos Fermi habrían detectado demasiados cuantos gamma. Pero la parte interna seguía sin un modelo detallado. Los astrofísicos tomaron las observaciones de archivo de Chandra de 1999 y 2017, restaron la contribución del brillante núcleo y construyeron el primer modelo cuantitativo de la emisión de esa región.

El modelo se asemeja a un cilindro homogéneo lleno de electrones relativistas. Estas partículas emiten sincrotrón en radio, al girar en el campo magnético, y Compton en rayos X, al chocar con fotones de la radiación relicta. Los autores probaron tres escenarios con diferente energía máxima de los electrones. El primero describe bien el radio y los rayos X, pero no explica la emisión milimétrica. El segundo reproduce las tres bandas, pero predice demasiados cuantos gamma. El tercer escenario concuerda con todos los datos si la dispersión Compton inversa aporta solo alrededor del 22% del flujo de rayos X, y el resto lo produce la emisión sincrotrón de una población separada de electrones.

Los parámetros obtenidos son: ángulo de visión mediano de 4–6 grados, factor de Lorentz de 6–10, campo magnético de 9–15 microgauss. Esto significa que el jet apunta casi hacia nosotros, pero no exactamente, y se mueve a enorme velocidad. Antes no se sabía si la dispersión Compton de la radiación relicta podía explicar el resplandor del débil jet interno, ya que para los brillantes nudos externos ese mecanismo ya está descartado. Ahora está claro: en la parte interna es posible un mecanismo híbrido, donde distintas zonas emiten de manera diferente.

El haz del reflector en la niebla resultó doble: parte de la luz se refleja en las gotas, parte nace en la propia lámpara. Así también el jet interno del cuásar: el resplandor de rayos X se compone de la dispersión Compton del fondo relicto y de la emisión sincrotrón de otra población de electrones. El método bayesiano para determinar el ángulo de visión, teniendo en cuenta la selección Doppler, puede aplicarse a otros cuásares, y los parámetros obtenidos son útiles para modelos de aceleración de partículas y para calcular la potencia cinética de los chorros. Una aplicación directa hoy no existe, pero la comprensión de cómo están hechos estos gigantescos reflectores cósmicos se va aclarando poco a poco.