radiogalaxia

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.

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".

El cielo nocturno está lleno de anillos y burbujas, pero en radio se ven de otra manera. En los datos del radiotelescopio australiano ASKAP ha emergido una estructura parecida a dos burbujas de jabón sopladas con una misma pajita.

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'.

El cúmulo de galaxias RXC J0528.9−3927 se asemeja a una ciudad envuelta en niebla: en el centro brilla intensamente un halo de radio, y más allá, fuera de los límites habituales, los astrónomos han distinguido un resplandor apenas perceptible. Se extiende a lo largo de dos millones de años luz, tres veces más lejos que el propio halo.

El cielo nocturno parece uniforme, pero en realidad tiene grumos: enormes comunidades de galaxias que, como lentes, curvan la luz de objetos distantes. Cuando en algún lugar del universo ocurre una breve y potente ráfaga de radio, su camino hacia el telescopio terrestre puede pasar cerca de uno de estos grumos.

Un radiotelescopio, como un oído atento, capta el susurro de galaxias distantes. Entre ese murmullo se esconden gigantes: las fuentes de radio de gran tamaño. Son nubes de partículas cargadas expulsadas desde las cercanías de agujeros negros supermasivos. Se extienden a lo largo de millones de años luz, decenas de veces más que nuestra galaxia.

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.

En las profundidades del hielo del Polo Sur, a casi dos kilómetros y medio de profundidad, funciona un telescopio poco común. No apunta al cielo, sino a través de la Tierra. Su objetivo son los neutrinos, partículas casi imposibles de detectar que atraviesan planetas y estrellas de lado a lado sin interactuar con nada.

En el centro de la Vía Láctea, envuelto en polvo y fulgor, se esconde un agujero negro supermasivo: Sagitario A*. A su alrededor, como polillas alrededor de una llama, giran decenas de estrellas guía. Dos de ellas, S2 y S38, con órbitas excéntricas y períodos de pocos años, se han convertido en protagonistas de la verificación de las leyes fundamentales del cosmos.

El cosmos está lleno de gritos que no oímos. Cada vez que un agujero negro desgarra una estrella, nace un destello cegador y, a menudo, un estrecho chorro relativista que se proyecta a miles de años luz. Pero si ese reflector apunta lejos de la Tierra, solo vemos un débil resplandor: un eco de radio que llega con retraso.

En el centro de muchas galaxias se esconde un agujero negro supermasivo agujero negro que expulsa chorros relativistas de plasma a cientos de kiloparsecs. Uno de ellos es la radiogalaxia ESO 137-G007 en el cúmulo de Norma, conocida como la «Galaxia sacacorchos» por sus chorros en espiral.

En el centro de casi todas las grandes galaxias se esconde un agujero negro supermasivo, cuyo abismo gravitacional fue descrito matemáticamente por primera vez por Karl Schwarzschild. Cuando engulle gas, nace un núcleo activo deslumbrante: un cuásar.

En 2017, el telescopio de neutrinos antártico IceCube detectó una partícula con una energía de unos 290 TeV proveniente de las profundidades del cosmos.

En la constelación del Águila, a unos 40 mil años luz de nosotros, funciona uno de los aceleradores naturales más potentes de la Galaxia. Se trata del microcuásar GRS 1915+105, un par formado por una estrella normal y un agujero negro.

Cada ráfaga rápida de radio es como un golpe resonante de campana en el vacío. Y en su eco que se desvanece está cifrada toda la estructura del espacio: en su camino de miles de millones de años luz, el pulso de radio se retrasa ligeramente por cada electrón libre que encuentra.

En los primeros instantes tras el Big Bang, había casi la misma cantidad de materia y antimateria. Pero algo rompió el equilibrio; de lo contrario, todo se habría aniquilado en radiación y el mundo habría quedado vacío. Uno de los candidatos a 'rompedor' son los neutrinos diestros superpesados.

Los blázares son haces prolongados de agujeros negros en los centros de las galaxias. Los estallidos de rayos gamma son destellos brevísimos de explosiones de supernovas o fusiones de estrellas de neutrones. Los primeros funcionan como un reflector eterno, los segundos como un flash fotográfico.

Las ondas gravitacionales son vibraciones del propio tejido del espacio-tiempo, similares a las oscilaciones de una gigantesca cuerda cósmica.

Los fuelles de herrero avivan el fuego expulsando aire bruscamente. En el espacio, ese papel lo desempeña la onda de choque de una supernova — concepto introducido por Fritz Zwicky: alcanza la gigantesca burbuja de partículas cargadas y campos magnéticos formada alrededor de una estrella…

Las ondas gravitacionales — el temblor del cosmos provocado por cataclismos lejanos — son tan débiles que captarlas es como escuchar un susurro en medio de un huracán. Pero un agujero negro puede amplificarlo muchas veces.

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.

En los primeros instantes tras el Big Bang, el universo era un caldero hirviendo. Pero luego, según una nueva hipótesis, se enfrió bruscamente durante un breve periodo, mucho más de lo que se pensaba. En este mundo helado, las partículas de materia oscura, similares a diminutos péndulos, se quedaron quietas y no comenzaron a oscilar.

Una aspiradora potente no solo succiona el polvo, sino también su propia bolsa. Algo así se comporta un agujero negro en el centro de un «punto rojo»: una galaxia lejana donde el brillo no proviene del agujero en sí, sino de su denso abrigo de gas. Ese abrigo es tan grueso que recuerda a una estrella fría hinchada.

El tejido del espacio-tiempo se curva bajo el peso, como una cama elástica tensada. Las ondas gravitacionales son ondas que se propagan desde catástrofes cósmicas, como la fusión de agujeros negros.

Una piedra cae en un estanque: cerca de la orilla los círculos son casi imperceptibles, pero junto al punto de impacto el agua hierve. Algo similar ocurre con el campo eléctrico alrededor de una carga: de cerca es abrupto y enmarañado, pero a distancia se estira en una onda uniforme que transporta energía.

En una enorme sala se colocan cien diapasones. Cada uno de ellos es un púlsar, un resto estelar superdenso que gira a una velocidad vertiginosa y emite pulsos de radio con más precisión que cualquier reloj.

En el centro de muchas galaxias se encuentra un agujero negro supermasivo. Cuando el gas cae sobre él, se calienta y brilla más que toda una galaxia: esto es un núcleo activo. A veces, de allí surge un verdadero huracán: una corriente de gas ionizado que se precipita a velocidades de decenas de porcentaje de la velocidad de la luz.

Una galaxia se parece a una tortita luminosa salpicada de estrellas. Si la miras de frente, ves todo a la vez: los brazos brillantes y las capas oscuras de polvo. Pero basta con inclinar la tortita para que la imagen cambie: las capas se superponen y la luz se mezcla.

Un diapasón, al comenzar a sonar, hace vibrar las cuerdas vecinas. De manera similar se comporta una nube de partículas ultraligeras (también llamadas axiones) alrededor de un agujero negro en rápida rotación.

Un potente reflector ilumina una niebla espesa. El haz en sí no se ve, pero la niebla comienza a brillar débilmente, delatando la presencia del reflector.

Una fuente brota del centro de la ciudad a una velocidad miles de veces superior a la de una bicicleta de reparto. Ese «chorro», un flujo de gas acelerado hasta 5500 kilómetros por segundo, es lo que los astrónomos han visto en la galaxia GLIMPSED-329380.

El telescopio Ферми registró durante 17 años la radiación gamma de los núcleos activos de галактик con gigantescos чёрных дырами en el centro. El brillo de sus jets se asemeja a una cacofonía caótica: cambia sin cesar.

Los diminutos agujeros negros que surgieron justo después del nacimiento del universo deberían evaporarse, desprendiendo masa en forma de partículas invisibles. Esto fue predicho por Stephen Hawking, y esta «evaporación de Hawking» contribuyó a la expansión del joven cosmos.

Los cuásares rojos son núcleos brillantes de galaxias lejanas envueltos en polvo que tiñe su luz de rojo. Los astrónomos han notado que estos cuásares presentan con más frecuencia que los azules normales una emisión de radio compacta: ondas de radio que provienen de una región del tamaño de una galaxia o menor.

Los agujeros negros no son abismos silenciosos, sino diapasones naturales. Su rápida rotación, predicha por Roger Penrose, hace cantar al propio espacio-tiempo, generando una corriente de las partículas más ligeras: los axiones.

El modelo cosmológico estándar describe el nacimiento del universo como una explosión desde una singularidad, un punto de densidad y curvatura del espacio-tiempo infinitas.

El letrero de neón cósmico se encendió en una galaxia increíblemente lejana: casi toda su luz proviene del gas incandescente, y las estrellas se pierden en ese resplandor. «James Webb» registró que el gas —una mezcla de hidrógeno y helio— está tan caliente que brilla por sí mismo.

Si en el centro de una galaxia hay un agujero negro supermasivo, calienta el gas que cae hacia él hasta temperaturas increíbles. Ese gas brilla y lo vemos como un cuásar: el faro más luminoso del universo. Pero, ¿cómo medir el tamaño de la propia fuente de luz?