núcleo galáctico activo

En el centro de casi toda galaxia grande se encuentra un agujero negro supermasivo. No solo devora el gas que cae, sino que también expulsa parte de él en potentes chorros. Estos chorros, como pistones gigantes, empujan el gas circundante y lo calientan.

Una partícula con una energía de $$10^{18}$$ eV que impacta la atmósfera terrestre es como si una pelota de tenis que viaja a 200 km/h chocara contra una pared. De dónde provienen tales proyectiles es un debate que los astrofísicos han sostenido durante décadas.

En las profundidades de una estrella de neutrones, donde la materia está comprimida hasta la densidad del núcleo atómico, los neutrones forman un líquido superfluido y los protones un superconductor. Un vórtice de neutrones es un vórtice cuantizado en el líquido superfluido, similar a un mini remolino que no puede detenerse.

La galaxia Mrk 590 se comporta como un receptor de radio que a veces capta la onda y a veces se pierde en el ruido. Su agujero negro supermasivo ha ido encendiéndose y apagándose durante décadas, y los astrónomos han estado atentos a cada uno de esos "encendidos".

En el centro de una galaxia enana ultracómpacta (un sistema estelar muy denso de decenas de años luz de tamaño) funciona una aspiradora. Solo que en lugar de polvo, aspira el gas que expulsan las estrellas moribundas. Ese gas no se dispersa, sino que se arremolina en un embudo: un disco en rotación que poco a poco se asienta sobre el agujero negro.

En el centro de la Vía Láctea, donde el agujero negro supermasivo Sagitario A* remueve las nubes de gas como un molino sus muelas, los astrónomos han captado un pulso irregular. La radiación gamma, la luz más energética del universo, no llega desde allí como una onda uniforme, sino con un quiebre, como si el corazón de la Galaxia latiera con arritmia.

El cielo nocturno en luz de neutrinos se asemeja a un lienzo en el que trabajan dos manos. Una sostiene un pincel ancho y suave: son los restos de supernova, las envolturas que quedan tras las explosiones estelares. La otra aprieta una pluma fina y dura: los microcuásares, sistemas binarios donde un agujero negro enrolla materia en chorros estrechos.

El telescopio de rayos X XMM-Newton observó la galaxia Mrk 1044 durante dos horas seguidas. En su interior hay un agujero negro alrededor del cual gira gas sobrecalentado. Ese gas brilla en rayos X y su luminosidad parpadea: a veces más brillante, a veces más tenue.

En el centro de casi todas las galaxias grandes hay un agujero negro supermasivo. Por lo general, se comporta de manera tranquila, pero a veces, como un volcán que despierta, expulsa chorros estrechos de plasma: los jets. Estos chorros brillan en el rango de radio, y la galaxia se vuelve 'radiointensa'.

En el centro de casi todas las galaxias grandes hay un agujero negro supermasivo. Por lo general, se comporta de manera tranquila, pero a veces, como un volcán que despierta, expulsa chorros estrechos de plasma: los jets. Estos chorros brillan en el rango de radio, y la galaxia se vuelve 'radiointensa'.

En el cielo austral, tras un denso velo de polvo, se esconde una fuente de rayos gamma, la luz más energética del universo. Brilla con tanta intensidad que se ve incluso a través de ese velo, pero el objeto en sí permanece invisible. Los astrónomos apuntaron el radiotelescopio ALMA hacia las nubes de gas cercanas y vieron un patrón que delató al invisible.

Un agujero negro de 35 000 masas solares navega a través del gas de la galaxia como una barcaza entre la niebla. La gravedad del agujero amontona la materia que tiene delante, y detrás se forma una estela densa: una corriente de gas en la popa. Parte de ese gas es atraído hacia el agujero, que así va creciendo.

La explosión de una estrella masiva no es solo un destello, sino un golpe al gas circundante. Pero hasta ahora nadie había observado cómo se mueve el propio gas en los lugares de tales explosiones.

En el centro del cúmulo de galaxias en la constelación de Perseo se encuentra la galaxia NGC 1275. De su núcleo sopla un viento de gas caliente: los astrónomos lo han observado en detalle por primera vez. Este viento se detecta por el resplandor del hidrógeno y el oxígeno.

El detective cósmico comenzó con un destello discreto en el rango óptico. El objeto AT2019wzc se encendía y apagaba lentamente, como una brasa que se consume. Pero en su interior se escondía algo mucho más energético: ráfagas repetidas de rayos X blandos que los astrónomos llaman erupciones cuasiperiódicas. Estas erupciones duran minutos u horas y se repiten cada varias horas o días.

En la lejana galaxia del Cigarro hay un faro insólito. No brilla en el sentido habitual: sus rayos nacen en una nube ardiente alrededor de un agujero negro que devora la materia de una estrella compañera. Estos objetos se denominan fuentes ultraluminosas de rayos X. Su fulgor en rayos X es tan intenso que eclipsa a galaxias enteras.

En la lejana galaxia del Cigarro hay un faro insólito. No brilla en el sentido habitual: sus rayos nacen en una nube ardiente alrededor de un agujero negro que devora la materia de una estrella compañera. Estos objetos se denominan fuentes ultraluminosas de rayos X. Su fulgor en rayos X es tan intenso que eclipsa a galaxias enteras.

Un agujero negro no es una bolsa completamente negra. En 1974, Stephen Hawking demostró que brilla: débilmente, pero de forma continua. Esta radiación no nace en el interior, sino en el exterior, justo en el borde del que ni siquiera la luz escapa. El nuevo trabajo afina la imagen.

Un cúmulo globular —un denso enjambre de cientos de miles de estrellas— atraviesa la galaxia como una bala perfora el agua. En materia oscura ordinaria (esa masa invisible que mantiene unidas a las galaxias), debería perder velocidad rápidamente debido a la fricción dinámica.

En las profundidades de las nubes moleculares se esconden amplificadores naturales: los máseres cósmicos. Funcionan como los láseres, pero en el rango de radio: las moléculas excitadas emiten al unísono ondas de una misma frecuencia, creando un haz brillante. El problema es que estas moléculas suelen tener varios caminos para liberar energía.

En los centros de muchas galaxias se ocultan enormes agujeros negros. Los rodea una densa nube de plasma ardiente que emite un brillo intenso de rayos X.

En los centros de muchas galaxias se ocultan enormes agujeros negros. Los rodea una densa nube de plasma ardiente que emite un brillo intenso de rayos X.

Un farol brillante en la niebla densa parece tenue, mientras que una lucecita débil en el aire transparente se ve a un kilómetro. Una rareza parecida dejó perplejos a los astrofísicos hace casi medio siglo.

Una maratón de 13 mil millones de años comenzó con pesos dispares. Cien masas solares: más ligero que una nube de gas cualquiera. Cien mil: dominación gravitacional, comparable a un elefante entre gatitos. Así eran las semillas de agujeros negros que, para nuestros tiempos, debían convertirse en gigantes supermasivos.

Un disco de gas con un peso de cuatrocientos mil soles rodea al agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. Su atracción actúa como un timón gravitacional: lenta pero inexorablemente, gira las órbitas de las estrellas binarias, empujándolas hacia la región donde las fuerzas de marea desgarran la pareja.

295 000 metros por segundo. A esa velocidad ni siquiera se mueven las partículas en las eyecciones coronales del Sol. Pero en el centro del cúmulo de galaxias H1821+643, el gas caliente se desplaza exactamente así. El cuásar en su corazón exhala, y su aliento agita todo a su alrededor en una distancia de 60 000 años luz.

En el campo profundo del JWST, entre miles de galaxias, los astrónomos examinaron la fuente JADES-GS 209777 — y vieron un polluelo cósmico. Su «cáscara» es una gruesa envoltura de gas y polvo que durante mucho tiempo ocultó el agujero negro en crecimiento en su centro.

El viento más rápido del Universo viaja a 0,58 veces la velocidad de la luz. Cubre la distancia de la Tierra a la Luna en dos segundos. Este viento no es un chorro, sino un amplio flujo de gas que irrumpe desde el centro de la galaxia.

Ochocientos millones de años después del Big Bang, y en el corazón de una joven galaxia ya late un motor monstruoso. Un agujero negro de diez mil millones de masas solares devora materia con tanta avidez que su radiación debería eclipsar todo a su alrededor. Pero afuera reina el silencio.

Una rama cae en un remolino. Gira y se rompe, pero a veces del centro sale una potente fuente de agua. Algo parecido ocurre cuando un agujero negro despedaza una estrella que pasa cerca, y a veces después de eso un deslumbrante chorro de plasma —un jet— se dispara al espacio.

En el universo primitivo, apenas unos cientos de millones de años después del Big Bang, los astrónomos observan objetos extraños: pequeños puntos rojos. Son compactos, rojos, y en sus espectros las anchas líneas de Balmer delatan la presencia de agujeros negros supermasivos. Pero, ¿cómo pudo un agujero acumular millones de masas solares en tan poco tiempo?

Una bola de billar choca contra otra en la más absoluta oscuridad. El sonido del impacto y el golpe de las bolas al caer en la tronera es todo lo que se oye. Así, más o menos, estudian los físicos las interacciones entre partículas elementales a energías que ningún acelerador terrestre puede reproducir.

En abril de 2021, las antenas del eHT (EHT) —una red global de radiotelescopios milimétricos— apuntaron hacia un diminuto punto en la constelación de Virgo.

En el corazón de la enorme galaxia Hidra A hay un hervidero de actividad. El agujero negro supermasivo expulsa dos potentes chorros de plasma, los jets. Estos perforan la nube circundante de gas sobrecalentado e hinchan en ella burbujas gigantes.

La materia oscura no se ve con telescopios, pero su gravedad fue revelada hace medio siglo por Vera Rubin.

En las profundidades de una estrella de neutrones, la materia está tan comprimida que los protones y neutrones habituales dejan paso a nuevos actores. Allí nacen los hiperones, partículas que contienen un quark extraño.

En el centro de muchas galaxias se esconde una nube invisible: el halo de materia oscura. Si esta materia es lo bastante fría y ligera, se comporta como un líquido superfluido: fluye sin fricción y cualquier rotación se enrolla en diminutos vórtices cuánticos, hilos del tamaño de un núcleo atómico.

El Universo reescribe su historia una y otra vez. Allí donde la astronomía convencional solo ve un punto —un agujero negro—, las ondas gravitacionales retiran finas capas del pasado, como de un antiguo palimpsesto.

La mano invisible de la materia oscura comprime las galaxias en un abrazo gravitatorio, pero su naturaleza ha eludido la comprensión durante casi un siglo.

Un espectáculo cósmico se desarrolla en el escenario de la galaxia Centaurus A. En el papel principal, un agujero negro supermasivo con un potente jet que atraviesa el espacio a lo largo de cientos de miles de años luz.