Un agujero negro de la Vía Láctea está lanzando un chorro de materia a velocidades cercanas a la de la luz casi directamente hacia la Tierra. Un equipo internacional liderado por la Universidad de Jaén ha identificado por primera vez un sistema de este tipo, conocido como microblazar, que durante décadas había sido buscado por los astrónomos.
El objeto, denominado IRAS 18293−0941, se encuentra a unos 12.000 años luz de la Tierra, oculto detrás de una densa nube de polvo interestelar. Se trata de un sistema binario formado por una estrella caliente y masiva y un agujero negro que completa una órbita a su alrededor cada 11,38 días.
El agujero negro se alimenta del material que pierde la estrella. Una parte de ese material cae hacia el agujero negro y otra es expulsada en forma de dos chorros opuestos que viajan a unas tres cuartas partes de la velocidad de la luz. Lo excepcional es su orientación: uno de ellos apunta casi directamente hacia nosotros.
El hallazgo, en el que participan astrónomos de España, Países Bajos y Argentina, no solo permite confirmar una predicción planteada hace unos treinta años. También podría ayudar a explicar el origen de algunas de las partículas más energéticas detectadas en nuestra Galaxia.
Un agujero negro que estaba escondido tras una nube de polvo
Los astrónomos llevaban décadas buscando un equivalente galáctico de los llamados blazares. Estos objetos se encuentran habitualmente en el centro de galaxias lejanas y están alimentados por agujeros negros supermasivos capaces de lanzar enormes chorros de materia.
Cuando uno de esos chorros apunta casualmente hacia la Tierra, el objeto recibe el nombre de blazar y puede convertirse en una de las fuentes más brillantes y violentas del universo.
Desde la década de 1990, los astrónomos teóricos planteaban que un fenómeno similar debería producirse también a una escala mucho menor dentro de la Vía Láctea. De ahí surgió el término microblazar.
El problema era encontrarlos.
IRAS 18293−0941 había sido observado y catalogado décadas atrás, pero la gran cantidad de polvo interestelar que se encuentra delante del sistema hacía que resultara prácticamente invisible en las imágenes ópticas convencionales.
“Todo en IRAS 18293−0941 estaba escondido a plena vista”, explica Josep Martí Ribas, catedrático de Universidad de Jaén y coautor de la investigación junto al también catedrático de la UJA Pedro Luque Escamilla. “Se encuentra detrás de tanto polvo que resulta prácticamente invisible en las imágenes ópticas habituales. Fue catalogado hace décadas y después quedó más o menos olvidado”, concreta el investigador.
La pista que reveló un chorro apuntando hacia la Tierra
La identificación del microblazar fue posible después de años de seguimiento del sistema, con participación de los observatorios astronómicos del Montsec, Calar Alto y el observatorio de la Universidad de Jaén.
Los investigadores detectaron que la luz de la estrella experimentaba pequeñas variaciones. Ese parpadeo permitió determinar que la estrella y el agujero negro completan una vuelta cada 11,38 días y que el sistema se observa prácticamente de frente.
Pero la pista definitiva llegó con las observaciones en radio.
“Las imágenes en ondas de radio destaparon la existencia de un chorro que apunta hacia nosotros: un único chorro, de un solo lado, que solo se explicaba si estaba efectivamente enfocado casi en la dirección de la Tierra”, explica Josep Martí Ribas.
El chorro contrario, que se aleja de nosotros, no resulta visible. Este efecto está relacionado con una predicción de la Teoría de la Relatividad de Einstein: cuando un objeto se desplaza a velocidades cercanas a la de la luz, su emisión puede verse afectada por su movimiento respecto al observador.
Para confirmar que el chorro procedía realmente del sistema y no de una galaxia lejana situada por casualidad en la misma dirección, el equipo recurrió a la Red Europea de VLBI (EVN).
Esta red combina radiotelescopios distribuidos por Europa, incluido el telescopio de Yebes, en Guadalajara, que funcionan conjuntamente como si fueran una gigantesca antena de miles de kilómetros de diámetro. “Ese fue el momento en que el resultado se volvió sólido”, señala Benito Marcote, del Joint Institute for VLBI ERIC (JIVE), en Países Bajos.
La enorme resolución de la EVN permitió comparar la posición del chorro con la posición conocida de la estrella, determinada por el satélite Gaia. “La resolución alcanzada por la posición de la EVN, junto con la posición conocida de la estrella gracias al satélite Gaia, lo confirmó: el chorro pertenece realmente al sistema estelar”, concreta Benito Marcote.
El chorro del agujero negro ha creado una burbuja de 100 años luz
Aunque el segundo chorro no puede observarse directamente, sus efectos sí han dejado una huella en el entorno.
Las observaciones realizadas con MeerKAT, el radioobservatorio situado en Sudáfrica, han revelado una enorme burbuja de unos 100 años luz de tamaño excavada en el medio interestelar por la acción del chorro.
En uno de los extremos de esta estructura aparece además un punto brillante y compacto, un “punto caliente” donde el chorro habría chocado con el medio interestelar.
En esa región se produce una interacción especialmente energética: las partículas del chorro impactan contra el gas, se acelera material, se calienta el polvo y el hidrógeno emite radiación. Y es precisamente ahí donde aparece otra de las claves del descubrimiento.
El chorro podría estar acelerando partículas hasta energías extremas
Observatorios como LHAASO, en China; HAWC, en México; H.E.S.S., en Namibia, y el satélite Fermi han detectado en esa misma posición una fuente de rayos gamma de energía ultraalta.
Algunos de esos fotones individuales transportan más de 100 billones de electronvoltios (100 TeV). Para hacerse una idea de la magnitud de estas energías, se trata de más de diez veces la energía que el Gran Colisionador de Hadrones (LHC), en Ginebra, consigue proporcionar a un solo protón.
El origen de estas partículas extraordinariamente energéticas, asociadas a los denominados PeVatrones galácticos, constituye una de las cuestiones abiertas de la astrofísica.
El equipo propone que el microblazar podría proporcionar una pieza importante para entender el fenómeno.
El chorro transportaría una potencia equivalente a medio millón de veces la energía que irradia el Sol. Cuando alcanza una nube molecular, esa energía podría acelerar protones hasta valores enormes. Los protones, a su vez, chocarían con el gas denso de la nube y producirían partículas capaces de generar los rayos gamma observados.
“Lo elegante es que el motor acelerador y el blanco son dos objetos distintos, separados por decenas de pársecs”, comenta Pedro Luque Escamilla, investigador de la Universidad de Jaén.
Un microblazar para estudiar de cerca fenómenos extremos
El descubrimiento permite disponer, por primera vez, de un equivalente galáctico de los blazares que se observan en galaxias lejanas.
La diferencia es fundamental para los astrónomos: mientras los blazares extragalácticos se encuentran a distancias enormes, este sistema está dentro de nuestra propia Galaxia. Eso ofrece la posibilidad de estudiar con mucho más detalle cómo se forman los chorros, cómo evolucionan y cómo interactúan con el medio interestelar.
El hallazgo también aporta información sobre la manera en que estos chorros pueden modificar su entorno y sobre su posible papel en la aceleración de partículas hasta energías extremas.
Los investigadores ya trabajan en nuevas observaciones de alta resolución para intentar seguir la evolución del chorro y observar regiones todavía más próximas al sistema. También estudiarán con mayor detalle la nube molecular y su interacción con el chorro, mientras continúan buscando nuevos microblazares en la Vía Láctea.
Después de tres décadas de búsqueda, IRAS 18293−0941 ofrece finalmente la primera evidencia sólida de un fenómeno que los astrónomos sospechaban que debía existir: un pequeño blazar dentro de nuestra propia Galaxia, con uno de sus chorros apuntando casi directamente hacia la Tierra.
