corona de agujero negro

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.

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 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.

Mayo de 2022. El polarímetro espacial IXPE, el espectroscopio NuSTAR y el monitor NICER apuntaron sincrónicamente a un mismo punto del cielo: el agujero negro en el sistema Cygnus X-1, donde orbita alrededor de una evolución estelar en un estrella binaria cercano con un período de 5.6 días.

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.

Los núcleos activos de galaxias (AGN) son las principales centrales eléctricas cósmicas: su corona de rayos X arde millones de veces más caliente que las atmósferas estelares. Pero, ¿quién enciende la chispa?

Un potente reflector parpadea y se apaga. La luz se refleja en las nubes circundantes, y por el retraso de la señal reflejada se puede saber a qué distancia están las nubes. Así, aproximadamente, estudian los astrónomos la corona caliente: una nube de plasma incandescente sobre el agujero negro en el centro de una galaxia activa.

En astrofísica hay números que parecen aleatorios pero se repiten con la insistencia de un hechizo. Uno de ellos es la razón entre el brillo de los rayos X y la línea de emisión de hidrógeno H-alfa en colas de gas turbulentas.

Los agujeros negros cósmicos en los centros de las galaxias son como enormes banianos: sus raíces aéreas en forma de filamentos se extienden por kiloparsecs para obtener materia nutritiva.

Una supernova es la explosión final de una estrella masiva, que dispersa su materia a años luz a la redonda. Dentro de la envoltura en expansión queda una estrella de neutrones, y la propia envoltura sigue viajando a través del gas interestelar durante miles de años.

Alrededor de nuestra galaxia, como una corona invisible, se extiende una nube de gas tenue, calentada a millones de grados. Se llama halo galáctico. Ver este resplandor directamente es difícil: emite rayos X suaves que la atmósfera terrestre absorbe.

Una linterna brilla a través de una niebla espesa. La luz se dispersa en las gotas de agua y la linterna se ve borrosa. Alrededor de un agujero negro ocurre algo parecido: un gas caliente, como una niebla, lo envuelve, y los rayos X de las partes internas del disco se abren paso a través de esa nube. Solo que aquí las «gotas» son electrones, y la «niebla» en sí se llama corona.

Una gigantesca olla de sopa hirviendo se extiende a lo largo de millones de años luz. Es la atmósfera del cúmulo de galaxias de Perseo: una nube de gas incandescente mantenida por la gravedad. Hasta hace poco, los astrónomos creían que en el centro de esta olla el gas se enfriaba tranquilamente, preparándose para convertirse en nuevas estrellas.

En el centro de la lejana galaxia MCG-6-30-15 vive un agujero negro supermasivo. A su alrededor gira un disco de gas incandescente, y sobre el disco flota una nube de partículas aún más calientes: la corona. En febrero de 2024, tres telescopios de rayos X —XRISM, NuSTAR y XMM-Newton— observaron este sistema simultáneamente.

En el centro de la Vía Láctea, entre densas nubes de gas y polvo, hay una región llamada Sagitario C. Se parece a un cruce muy transitado: aquí nacen estrellas, chocan corrientes de materia, y todo ello se ilumina con rayos X. Durante mucho tiempo, ese resplandor fue un misterio.

En el cúmulo de Norma, el cúmulo rico en galaxias más cercano a nosotros, los astrónomos han detectado una onda de choque. Se generó cuando un cúmulo chocó contra otro, como la ola que forma la proa de un barco al cortar el agua. Esta onda comprimió y calentó el gas que hay entre las galaxias. Dos galaxias se encuentran justo detrás del frente de onda.

El agujero negro en el sistema GX 339-4 durante la erupción de 2021 se comportó como una actriz que cambia de vestuario entre escenas. En el estado duro, se puso dos coronas a la vez: una caliente y tenue, y encima de ella, una templada y densa. En el estado blando, solo quedaba la corona caliente.

El agua en un remolino no baja toda: parte salpica hacia arriba en finas salpicaduras. Algo parecido le ocurre al gas cerca de un agujero negro. Cae, se calienta, choca consigo mismo — y parte de él es expulsado de vuelta al espacio en dos chorros estrechos que viajan en direcciones opuestas.

La superficie del Sol hierve como el agua en una olla. El gas caliente asciende, se enfría y desciende: eso es la convección. Alrededor bullen los campos magnéticos, que se rompen y se vuelven a conectar.

En una nube de gas fría y oscura, donde apenas comienza a formarse una estrella, el telescopio ALMA ha distinguido un anillo inusual. Está compuesto de gas más cálido y denso que el entorno. Antes no se podían ver estos detalles porque el gas en el centro de la nube es opaco para las observaciones ordinarias.

El Sol lanza de vez en cuando al espacio enormes nubes de plasma: las eyecciones de masa coronal. Dentro de estas nubes suelen estar enredadas protuberancias, grumos de materia más fríos y densos. Son precisamente ellas las que contienen muchos átomos neutros que brillan intensamente en ciertas líneas.

En la noche de 2008, algo brilló intensamente en el núcleo de la lejana galaxia J1047+5907 en el rango de los rayos X. Así se comportan a veces los alrededores de un agujero negro supermasivo: una nube de gas sobrecalentada sobre él emite de repente un potente chorro de luz.

Los astrónomos observaron siete veces cómo un agujero negro desgarra una estrella que pasaba. Midieron los destellos con alta precisión en rayos X y notaron: la radiación más energética siempre precedía a la suave en 500 segundos. Esto se asemeja a un eco sonoro en las montañas: primero se oye el grito directo, luego su reflejo en la roca.

En el centro del cúmulo de galaxias RXCJ1558.3-1410 hierve una vida invisible. El gas caliente se enfría, pero algo le impide contraerse y formar nuevas estrellas. Los astrónomos apuntaron un radiotelescopio a este cúmulo y vieron un débil resplandor: un mini-halo. Se extiende alrededor de la galaxia más brillante, como una neblina sobre una ciudad nocturna.

En el gas ardiente de partículas cargadas —el plasma— los campos eléctricos caóticos funcionan como un colador. La partícula lenta se rodea de una nube de cargas opuestas que atenúa el campo externo. La rápida se desprende de esa coraza y recibe un impulso.

Un nuevo estudio confirmó: las ondas de choque en el plasma alrededor de agujeros negros supermasivos en los centros de galaxias funcionan como olas oceánicas que empujan a los protones a velocidades cercanas a la luz. Incluso una onda débil les cede una décima parte de su energía, como si una suave resaca lanzara a un surfista al espacio.

En el centro de muchas galaxias se esconde un agujero negro — un objeto predicho en las soluciones de las ecuaciones de Karl Schwarzschild. A su alrededor se extiende una corona ardiente: una región de plasma tenue calentado a miles de millones de grados.