chorros relativistas

Un columpio que se balancea en una colina con dientes se comporta de manera extraña: sin empujes, se queda atascado en el primer hueco, pero con golpes rítmicos puede subir, bajar o quedarse quieto. Eso es exactamente lo que vieron los físicos cuando colocaron una mota de polvo en una trampa con fondo en dientes de sierra y comenzaron a empujarla alternativamente con rayos láser.

En un canal anular entre dos anillos dentados cuelgan microesferas: unas de 8 micrómetros de radio, otras de 14. Se enciende la descarga y las partículas se ponen en movimiento. Las pequeñas van hacia un lado, las grandes hacia el otro. Como en un centro comercial donde, para personas de distinta estatura, funcionan escaleras mecánicas que se mueven en direcciones opuestas.

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.

Un remolino engulle agua, pero la mayor parte la salpica alrededor. Más o menos así se comporta un agujero negro cuando cae demasiada materia sobre él. En un nuevo estudio, los astrofísicos realizaron 32 simulaciones por computadora para entender cómo los parámetros del agujero —masa, rotación y 'apetito'— controlan estas fuentes cósmicas.

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.

Setenta y dos discos protoplanetarios — capullos giratorios de gas y polvo, repletos de polvo cósmico y gas — quedaron bajo la mira del instrumento MIRI a bordo del JWST.

En el centro de una galaxia lejana, donde gira un agujero negro supermasivo con una masa de cien millones de soles, el espacio está atravesado por campos magnéticos. Están enrollados en torbellinos apretados, como un embudo en una concha, solo que en lugar de agua hay plasma acelerado a velocidades cercanas a la de la luz.

El colapso del núcleo de una estrella se parece a la compresión de un muelle: la materia cae hacia dentro y en el centro nace una estrella de neutrones. Pero la caída nunca es perfectamente uniforme. En las capas exteriores hirvientes, los remolinos aleatorios transmiten rotación al gas que cae — y alrededor del objeto central se arremolina un disco.

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.

Hace diez mil millones de años, el universo estaba salpicado de extrañas chispas escarlatas. El telescopio James Webb las detectó en imágenes de lejanos corrimientos al rojo: fuentes compactas que brillan como galaxias enteras, pero del tamaño de una región diminuta en su centro. Los astrónomos las apodaron «pequeños puntos rojos».

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.

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 corazón de la galaxia 1ES 1927+654 reinó el silencio durante años: el gas en acreción apenas susurraba en rayos X, fluyendo en vientos lentos. Pero en 2022–2025 el panorama cambió drásticamente.

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.

Hace casi quince años, el telescopio de rayos gamma Fermi registró unas misteriosas «burbujas» — gigantescos grumos de plasma, como inflados por pulmones invisibles, que se elevan decenas de miles de años luz desde el centro de la galaxia.

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.

Imagina a un bailarín de tres rostros en la cresta de una ola de luz. Un rostro es el receptor, absorbiendo los fotones incidentes. Otro, un espejo perfecto que devuelve la luz. El tercero, un vidrio esmerilado que dispersa los rayos en todas direcciones. A baja velocidad, la danza es armoniosa. Pero a velocidades relativistas, la coreografía se desmorona.

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.

Una estrella masiva colapsa y nace un agujero negro, rodeado por un disco de plasma incandescente. Para que de este disco emerjan estrechos chorros —jets—, se necesita un campo magnético ordenado. Pero en el interior de la estrella está enredado.

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 estrella recién nacida se parece a una batidora de cocina: bate la nube que la rodea y salpica en todas direcciones. Solo que en lugar de masa, hay gas y polvo. Antes, los astrónomos solo veían chorros de gas, y consideraban el polvo demasiado frágil: la onda de choque debería desintegrar los granos en átomos.

Cerca de los agujeros negros y las estrellas de neutrones, el plasma burbujea como el agua en una tetera hirviendo. Pero en esta 'tetera' no hay paredes, solo campos magnéticos que se retuercen y se rompen.

Un chorro de agua de una manguera que golpea una pared se esparce hacia los lados. Del mismo modo se comportan los chorros astrofísicos: estrechos flujos de plasma expulsados desde las cercanías de agujeros negros o estrellas jóvenes.

Cuando dos núcleos de plomo chocan a gran velocidad, por un instante nace una nube de materia incandescente: más densa y caliente que el centro del Sol. A través de esa nube vuelan chorros de partículas: haces estrechos, como rayos láser, arrancados por el impacto.

Una manguera de jardín lanza un potente chorro de agua. Si la aprietas un poco o la sacudes, el chorro empieza a serpentear como una serpiente y las salpicaduras vuelan en todas direcciones. Algo similar ocurre con los gigantescos chorros de plasma que expulsan los agujeros negros.

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.

Desde el centro de una galaxia, donde se esconde un agujero negro, salen disparados en ambas direcciones estrechos chorros de gas incandescente: los jets. Brillan a distancias enormes, a veces más largas que la propia galaxia.

Cuando dos protones chocan a gran velocidad, del punto de impacto sale un haz estrecho de partículas: un chorro, parecido a las salpicaduras de una piedra lanzada al agua. En las colisiones de núcleos pesados de plomo, todo es más complejo: en su interior surge una nube caliente que impide que el chorro vuele en línea recta.

Los agujeros negros son desagües cósmicos, embudos de gravedad que atraen materia del espacio circundante. Este proceso, llamado acreción, no siempre transcurre sin contratiempos: parte del gas que cae puede ser expulsado de vuelta en forma de estrechos chorros relativistas: los jets.

Una estrella joven que aún no ha encendido su horno termonuclear está rodeada por un disco giratorio de gas y polvo. Para ganar masa, necesita deshacerse del exceso de rotación; de lo contrario, la materia no caería sobre la estrella, sino que seguiría orbitando.

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.

En el Sol, con frecuencia se elevan estrechos chorros de plasma, los chorros coronales. Se asemejan a fuentes de gas incandescente que se expulsan desde la atmósfera de la estrella.

En el centro de la galaxia NGC 4278 hay un agujero negro que expulsa dos chorros de plasma, como un cañón gigante que dispara partículas al espacio. Estos chorros aceleran partículas hasta energías que ningún acelerador terrestre podría soñar.

Los astrónomos los apodaron «pequeños puntos rojos»: lejanas galaxias con un agujero negro gigante en el centro, envuelto en una gruesa capa de hidrógeno. Este envoltorio no es solo un camuflaje, sino un cañón natural. El agujero absorbe materia, pero expulsa parte de ella en estrechos chorros.

En el centro de la galaxia VV 340a se esconde un agujero negro supermasivo. Expulsa un chorro de materia que no vuela en línea recta, sino que se balancea, como el eje de un trompo que pierde velocidad. Una rotación completa tarda unos 820 mil años.

Por el cielo nocturno viajan balas invisibles: los rayos cósmicos. Son núcleos atómicos acelerados hasta velocidades cercanas a la de la luz. Los campos magnéticos de la Galaxia desvían sus trayectorias, por lo que es difícil saber dónde nacen exactamente.

En 2019, los astrónomos mostraron la primera imagen de la sombra de un agujero negro: un vacío oscuro rodeado por un anillo naranja irregular. Se trata del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia M87, a 55 millones de años luz de nosotros.

El telescopio James Webb observó en una galaxia lejana una franja brillante — como la estela de un barco, solo que de doscientos mil años luz de largo. En la cabeza de esa estela se precipita un agujero negro supermasivo, embistiendo el gas enrarecido a una velocidad de 954 km/s.

Los estallidos de rayos gamma son las explosiones más potentes del Universo: una estrella moribunda colapsa en un agujero negro, liberando chorros de energía. A menudo esto ocurre tras el estallido de una supernova.