Uno de los retratos más vívidos de la actividad renacida de un agujero negro —similar a la erupción de un «volcán cósmico» que se extiende casi un millón de años luz— ha sido captado en una gigantesca radiogalaxia.
La dramática escena se descubrió cuando los astrónomos detectaron el agujero negro supermasivo en el corazón de J1007+3540, reiniciando su emisión en chorro tras casi 100 millones de años de silencio.
Las imágenes de radio revelaron la galaxia enfrascada en una lucha caótica y desordenada entre los chorros recién encendidos del agujero negro y la presión aplastante del masivo cúmulo de galaxias que lo alberga.
Se han publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society tras obtenerse utilizando radiointerferómetros de alta sensibilidad: el Low Frequency Array (LOFAR) de los Países Bajos y el radiotelescopio gigante de ondas métricas (uGMRT) de la India, ahora mejorado.
Evidencia de erupciones episódicas de agujeros negros
La mayoría de las galaxias albergan un agujero negro supermasivo, pero solo unas pocas producen vastos chorros de plasma magnetizado emisor de radio. J1007+3540 es único, según el equipo internacional de investigadores responsable del nuevo estudio, porque muestra evidencia clara de múltiples erupciones, prueba de que su motor central se ha encendido, apagado y reiniciado tras largos periodos de inactividad.
Las imágenes de radio muestran un chorro interior compacto y brillante, que la investigadora principal, Shobha Kumari, del Midnapore City College de la India, describió como la señal inequívoca del reciente despertar del agujero negro. Justo en su exterior se encuentra un capullo de plasma más antiguo y descolorido: restos de las erupciones pasadas del agujero negro, distorsionados y comprimidos por el entorno hostil que lo rodea.
«Es como ver un volcán cósmico entrar en erupción de nuevo tras siglos de calma, excepto que este es lo suficientemente grande como para excavar estructuras que se extienden casi un millón de años luz a través del espacio», añadió Kumari.
«Esta dramática superposición de chorros jóvenes dentro de lóbulos más viejos y agotados es la firma de un AGN episódico, una galaxia cuyo motor central se enciende y se apaga constantemente a lo largo de escalas de tiempo cósmicas».
Cómo el cúmulo de galaxias moldea los chorros
La investigación fue realizada por Kumari y sus coautores, el Dr. Sabyasachi Pal, del Midnapore City College; el Dr. Surajit Paul, profesor asociado del Centro de Ciencias Naturales de Manipal (India); y el Dr. Marek Jamrozy, de la Universidad Jagellónica (Polonia).
«J1007+3540 es uno de los ejemplos más claros y espectaculares de AGN episódico con interacción entre chorros y cúmulos, donde el gas caliente circundante curva, comprime y distorsiona los chorros», afirmó el Dr. Pal.
J1007+3540 se encuentra dentro de un cúmulo de galaxias masivo lleno de gas extremadamente caliente. Este entorno crea una enorme presión externa, mucho mayor que la que experimentan la mayoría de las radiogalaxias. A medida que los chorros revividos se expanden, se curvan, comprimen y distorsionan por la interacción con el medio denso.
La imagen LOFAR revela que el lóbulo norte está comprimido y drásticamente distorsionado, según los autores, mostrando una señal curva de reflujo de plasma que parece ser empujada lateralmente por el gas circundante.
La imagen uGMRT también muestra que esta región comprimida tiene un espectro de radio ultra pronunciado, lo que significa que las partículas allí son extremadamente antiguas y han perdido gran parte de su energía, otra señal de la fuerte influencia del cúmulo.
La larga y tenue cola de emisión difusa que se extiende hacia el suroeste cuenta una historia igualmente dramática, según los investigadores. Muestra que el plasma magnetizado está siendo arrastrado en gran extensión a través del entorno del cúmulo, dejando tras de sí una tenue estela de millones de años. Esto, añaden, sugiere que la galaxia no solo está produciendo chorros, sino que también está siendo moldeada y esculpida por el potente entorno que la rodea.
¿Por qué J1007+3540 es importante para la ciencia?
Sistemas como J1007+3540 son extremadamente valiosos para los astrónomos. Revelan cómo se activan y desactivan los agujeros negros, cómo evolucionan los chorros a lo largo de millones de años y cómo los entornos de los cúmulos pueden remodelar la estructura morfológica completa de una radiogalaxia.
La combinación de actividad reiniciada, escala gigantesca y fuerte presión ambiental convierte a J1007+3540 en un ejemplo útil de la evolución galáctica en acción. Los autores afirman que demuestra que el crecimiento de las galaxias no es pacífico ni gradual, sino una batalla entre el poder explosivo de los agujeros negros y la presión aplastante de los entornos en los que viven.
Al estudiar esta galaxia, los astrónomos están obteniendo información excepcional sobre:
Con qué frecuencia los agujeros negros cambian entre fases activas y tranquilas; cómo interactúa el plasma de radio antiguo con el gas caliente del cúmulo; cómo las erupciones repetidas pueden transformar el entorno de una galaxia a lo largo del tiempo cósmico.
El equipo de investigación ahora planea utilizar observaciones más sensibles y de alta resolución para profundizar aún más en el núcleo de J1007+3540 y rastrear cómo los chorros reiniciados se propagan a través de este entorno turbulento.
Comprender sistemas como J1007+3540 ayuda a los científicos a reconstruir cómo las galaxias crecen, se apagan y despiertan nuevamente, y cómo los enormes entornos cósmicos pueden moldear, doblar, distorsionar e incluso sofocar los chorros que intentan escapar de su motor central.
Con información de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
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