fuente de rayos X ultraluminosa

En una densa nube de gas y polvo donde nacen estrellas masivas, dos estrellas jóvenes pasaron hace poco muy cerca una de la otra. Su danza dura apenas unos sesenta años, y los astrónomos la han visto por primera vez en detalle.

Un pequeño monstruo se esconde en una galaxia enana, y su vecino lo alimenta. La galaxia satélite se fusiona lentamente con una compañera masiva, y el gas de las regiones exteriores cae hacia el centro, donde se encuentra un agujero negro. No es grande según los estándares del universo: solo de ochocientas a cinco mil masas solares, pero su apetito es voraz.

El bosque nocturno está lleno de luciérnagas, pero antes solo veíamos las que por casualidad se cruzaban con el haz de nuestra linterna. Así ocurría con las fuentes ultraluminosas de rayos X: puntos en otras galaxias que brillan en rayos X más de lo que podría emitir de forma estable un agujero negro de masa estelar.

El bosque nocturno está lleno de luciérnagas, pero antes solo veíamos las que por casualidad se cruzaban con el haz de nuestra linterna. Así ocurría con las fuentes ultraluminosas de rayos X: puntos en otras galaxias que brillan en rayos X más de lo que podría emitir de forma estable un agujero negro de masa estelar.

El haz de un sincrotrón es como un chorro de agua de una manguera: ancho e incómodo para trabajos de precisión. Para examinar una muestra diminuta se necesita una aguja fina, no una manguera.

Un agujero negro es como una peonza que nunca se detiene por sí sola. Pero si a su alrededor aparece una nube de partículas ultraligeras —bosones—, la situación cambia. Esa "niebla" actúa como un freno invisible: las partículas extraen la rotación del agujero, haciendo que se desacelere.

La galaxia de Andrómeda es nuestro vecino grande más cercano y, al igual que la Vía Láctea, tiene un abrigo de gas invisible. Este abrigo de gas muy caliente y enrarecido se extiende a lo largo de cientos de miles de años luz. Verlo directamente es casi imposible: el gas es demasiado tenue.

Una peonza gira tan rápido que el aire a su alrededor comienza a moverse al unísono. Algo similar hace un agujero negro: si rota, puede transferir su energía a las partículas que se encuentren cerca. Este proceso se llama superradiancia — se parece a un eco en las montañas, pero en lugar de sonido, se crean nuevas partículas.

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 los oscuros confines de nuestra galaxia, lejos de los brillantes cúmulos estelares, se esconden millones de agujeros negros. Son invisibles: no emiten luz ni absorben materia de manera notable. Los métodos de búsqueda habituales, diseñados para campos estelares densos, son inútiles aquí. Se necesita otro enfoque.

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.

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.

Una estrella envuelta en una manta invisible calienta más que ella misma. Así se ven las diez enanas rojas que han seguido los astrónomos del proyecto Hephaistos. Estas estrellas se encuentran a menos de 300 pársecs (unos 1000 años luz) de nosotros y emiten en el infrarrojo mucha más energía de la que sus modestos tamaños pueden explicar.

En una galaxia lejana, a unos 290 millones de años luz de nosotros, se esconde el objeto HLX-1. En el pasado brilló más que cientos de miles de millones de soles, pero ahora se ha calmado. De 2018 a 2022, los telescopios espaciales Hubble, Chandra y Swift siguieron su declive.

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».

Un reflector te da de lleno en los ojos y, a un par de pasos, parpadea una luciérnaga diminuta. Así se ve la caza de un planeta similar a la Tierra alrededor de una estrella vecina: el planeta es de cien millones a diez mil millones de veces más tenue que su estrella, y en el cielo casi se funden en un solo punto.

En un campo de visión del tamaño de un grano de arena sostenido cerca del ojo, se esconden cientos de galaxias, difuminadas en arcos por la acción del cúmulo masivo Abell S1063.

En los centros de galaxias lejanas a veces se encienden "faros" de rayos X. No parpadean de forma caótica, sino con estricta regularidad: una vez cada varias horas o días. Estos estallidos se denominan erupciones cuasiperiódicas (repeticiones casi a intervalos regulares).

El gigantesco cúmulo de galaxias Abell S1063, situado a 4 mil millones de años luz, funciona no solo como una lente, sino como un pozo gravitacional del tiempo.

Como un reflector: de lado brilla con un rojo tenue, pero de frente deslumbra con un blanco azulado. Así lucen los misteriosos «pequeños puntos rojos» del universo temprano: son gigantescos agujeros negros orientados de canto hacia nosotros.

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.

Un planeta bebé gigante sigue atrayendo hacia sí los restos del material de construcción de la nube que lo rodea. Esa es la imagen que ha capturado el telescopio espacial Hubble al apuntar sus cámaras al objeto con nombre de catálogo SR 12 c.

En la galaxia NGC 3583, los telescopios detectaron una extraña fuente de rayos X: a veces destella y otras casi se apaga. Al descomponer su luz en espectros (un arcoíris de energías), los astrónomos encontraron en él una estrecha caída oscura, como una única nota arrancada de un acorde.

La historia comenzó con un desconcierto: en los años 30, Fritz Zwicky notó que los cúmulos de galaxias se comportaban como si ocultaran una enorme masa invisible.

En 1963, Maarten Schmidt descifró la naturaleza de los cuásares, lejanos núcleos activos que brillan más que galaxias enteras. Desde entonces hemos aprendido que en su corazón se esconden agujeros negros supermasivos que transforman la materia que cae en luz deslumbrante.

La materia oscura es una sustancia invisible que se manifiesta solo a través de su influencia gravitatoria: curva la luz de galaxias lejanas, como una ventana invisible que desvía los rayos.

El telescopio espacial James Webb se asomó a la época en que la expansión del universo estiró la luz de objetos lejanos hacia la región roja, y encontró un puñado de fuentes extrañas: los «pequeños puntos rojos».

Hace casi 12 mil millones de años, cuando el Universo vivía su turbulento «mediodía cósmico» —la era de máxima formación estelar—, en el corazón de una galaxia se encendía el cuásar WISSH13.

El universo está impregnado de una sustancia invisible: la materia oscura ultraligera, que no choca con la materia ordinaria pero puede temblar como una cuerda tensa. Sus vibraciones alteran las propiedades más fundamentales: la carga del electrón, la velocidad de la luz, como si la afinación de una nota cósmica fluctuara ligeramente.

Cuando el telescopio espacial James Webb dirigió su mirada hacia las profundidades del tiempo, los astrónomos esperaban ver las galaxias habituales. Pero en cambio, las imágenes se salpicaron de un montón de puntos rojos brillantes e increíblemente compactos.

El telescopio espacial James Webb ha vislumbrado en las profundidades del cosmos unos objetos asombrosos: pequeños puntos rojos que brillan con tal intensidad que parecen un reflector escondido en una bombilla diminuta.

La ciudad lleva mucho dormida: ni una ventana iluminada, ni una casa nueva. Solo en el centro, en un único edificio, alguien olvidó apagar un reflector. Así es una galaxia donde ya no nacen estrellas, pero su agujero negro central sigue brillando.

Una estrella de neutrones es una ciudad del tamaño de Manhattan comprimida hasta tal densidad que una cucharadita de su materia pesa como el monte Everest. Para entender de qué está hecha por dentro, los científicos miden su radio. Pero hay un problema: muchas mediciones adolecen de errores sistemáticos, como si intentaras medir la altura de una persona que no deja de moverse e inclinarse.

El agua se precipita en un abismo, pero parte de ella vuelve a elevarse, burbujeando y espumeando en el borde mismo. Algo así hace el gas que fluye hacia un agujero negro supermasivo cuando su corriente se vuelve demasiado densa. En un nuevo estudio, los científicos han seguido esta escena mediante una simulación por ordenador.

El faro a veces brilla con intensidad y a veces casi se apaga, aunque la lámpara interior arde de manera constante. Esa es la imagen que vieron los astrónomos al dirigir sus telescopios hacia la galaxia I Zwicky 1.

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.

La materia oscura aún escapa a la observación directa, aunque su gravedad mantiene unidas a las galaxias. Una hipótesis: está compuesta de axiones, partículas muy ligeras predichas por la teoría.

Una bombilla tenue de repente comienza a iluminar patrones invisibles en la pared. Así es como los astrónomos observan las lejanas galaxias enanas: diminutas islas estelares, pobres en elementos pesados. En algunas de ellas se ha detectado un débil resplandor violeta de helio ionizado (la línea espectral especial He II 4686 Å).

Un columpio se balancea cada vez más fuerte si lo empujas al ritmo adecuado. Un mecanismo similar se activa cuando una estrella muerta orbita un agujero negro masivo envuelto en una nube de partículas ultraligeras. Estas partículas son candidatas a materia oscura (la sustancia invisible que mantiene a las galaxias unidas).