Una observación revela una danza cósmica de luz y magnetismo producida por un agujero negro

El Event Horizon Telescope (EHT) acaba de publicar la observación de un chorro relativista (una descomunal estructura formada por un haz colimado de plasma, fuertemente acelerado por un agujero negro supermasivo) en el que puede apreciarse cómo las ondas de choque internas interactúan con el campo magnético turbulento del mismo chorro: una danza cósmica de luz y magnetismo.

Esta observación, recientemente publicada en la revista Astronomy & Astrophysics y en la que ha participado la Universidad de Valencia, proporciona una imagen «cercana y poco común» de una región en «rápida evolución» cerca de un agujero negro, donde se forman y aceleran los chorros relativistas, según ha informado la institución académica en un comunicado.

El chorro relativista que se ha observado es el asociado al agujero negro central del blázar OJ 287, situado a unos 1.600 millones de años luz, en la constelación de Cáncer. Los blázares constituyen un tipo «extremo» de galaxia activa cuyo chorro apunta casi directamente hacia la Tierra, lo que los convierte en uno de los objetos «más variables y energéticos del Universo».

Utilizando la «extraordinaria nitidez» alcanzable con el EHT (que permite distinguir estructuras del tamaño de una pelota de tenis en la Luna), el equipo detectó dos brillantes componentes en el chorro, que se comportan como ondas de choque moviéndose a diferentes velocidades hacia el exterior. Además, la luz que emiten estas ondas de choque está fuertemente polarizada (la polarización de la luz es la preferencia de su campo eléctrico a vibrar en una dirección determinada).

En este caso, la polarización se debe a efectos relacionados con el plasma y la dirección del campo magnético que hay embebido en el chorro. Por lo tanto, a medida que estas brillantes ondas de choque van viajando a lo largo del chorro, su polarización va cambiando, lo que permite «escanear» la estructura del campo magnético como si se estuviese usando un tomógrafo.

El patrón de rotación en la polarización que muestran estas componentes (con una componente girando en sentido opuesto al de la otra) proporciona una señal directa de que el chorro está atravesado por un campo magnético helicoidal, con las líneas de campo enrollándose a lo largo del chorro.

Estructura «retorcida»

Más allá de estas dos ondas de choque, las imágenes revelan que el chorro no es simplemente recto y suave. En cambio, muestra una estructura retorcida, similar a una onda, probablemente relacionada con las llamadas «inestabilidades de Kelvin-Helmholtz».

Según explica el catedrático de la Universidad de Valencia Manel Perucho, experto en dinámica de chorros relativistas y simulaciones numéricas, «se trata de un efecto común en el que la diferencia de velocidad entre capas adyacentes de fluido o gas genera ondas y vórtices, similares a las ondulaciones y olas que se forman cuando se encuentran dos vientos, pero que en este caso se producen en un chorro de plasma que se mueve a velocidades cercanas a la de la luz».

Además, José L. Gómez, autor principal del trabajo e investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía-CSIC, afirma que estas rotaciones de la polarización en direcciones opuestas «son la prueba irrefutable de nuestro hallazgo». «Al propagarse a lo largo del chorro y atravesar la onda de Kelvin-Helmholtz, los choques iluminan diferentes fases de la estructura del campo magnético helicoidal, produciendo los cambios de polarización que observamos», ha detallado.