Hallado Porfiri¨®n, el agujero negro que escupe los mayores chorros del universo

¡°Las dimensiones son gigantes¡±, resume asombrada Gabriela Calistro Rivera, astr¨®noma peruana de 34 a?os que actualmente trabaja en el Centro Aeroespacial de Alemania. Junto a colegas de Europa y Estados Unidos, Calistro anuncia hoy el descubrimiento de los mayores chorros jam¨¢s observados en el universo. Los produce Porfiri¨®n, un agujero negro supermasivo desconocido hasta ahora que escupe dos haces en direcciones opuestas, y que juntos abarcan 23 millones de a?os luz. Es una distancia impensable hasta ahora que equivaldr¨ªa a poner en fila 140 galaxias como la V¨ªa L¨¢ctea, una detr¨¢s de otra.

Porfiri¨®n recibe su nombre del mayor de los gigantes de la mitolog¨ªa griega. Se trata de un agujero negro supermasivo del tipo que existe en el centro de todas las galaxias, incluida la nuestra. Apareci¨® cuando el universo ten¨ªa 6.300 millones de a?os, la mitad de su edad actual. La energ¨ªa que contienen los dos chorros de Porfiri¨®n equivale a la que producir¨ªan billones de estrellas como el Sol, o al choque de dos c¨²mulos de galaxias. El hallazgo ¡ªtodo un ¡°r¨¦cord¡±, como destaca Calistro¡ª se publica este mi¨¦rcoles en Nature, referente de la mejor ciencia mundial.

Las emanaciones de Porfiri¨®n se denominan chorros relativistas, pues las part¨ªculas que contiene ¡ªelectrones, protones, ¨¢tomos pesados¡ª rozan la velocidad de la luz, el l¨ªmite m¨¢ximo de rapidez en el universo, seg¨²n la teor¨ªa de la relatividad, formulada por Albert Einstein hace m¨¢s de un siglo. Las leyes de la f¨ªsica determinan que nada puede escapar a un agujero negro. Lo que cae en ¨¦l no sale jam¨¢s. Los chorros relativistas se producen justo antes de ese momento por la descomunal fricci¨®n de toda la materia que gira alrededor. Parte de ella sale disparada con una enorme energ¨ªa propulsada en dos estrechos haces. Es la radiaci¨®n m¨¢s potente del universo.

El equipo ha usado el LOFAR, un radiotelescopio de baja frecuencia con sede en Holanda, pero cuyas enormes antenas est¨¢n repartidas por varios pa¨ªses europeos. El observatorio capta ondas de radio de baja frecuencia, el tipo de se?ales que pueden llegar desde Porfiri¨®n dada su lejan¨ªa y antig¨¹edad. Hasta ahora se pensaba que hab¨ªa relativamente pocos agujeros negros con grandes chorros: solo se hab¨ªan observado unos pocos cientos. Pero gracias al telescopio europeo el equipo ha hallado ya 11.000.

El sistema de chorros m¨¢s grande confirmado hasta ahora era Alcioneo, tambi¨¦n nombrado en honor a un gigante de la mitolog¨ªa griega, que fue descubierto en 2022 por este mismo equipo, y que abarca unas 100 v¨ªas l¨¢cteas. En comparaci¨®n, los chorros de Centaurus A, el sistema m¨¢s cercano a la Tierra, es diez veces menor.

Porfiri¨®n es un gigante solo en apariencia. Dentro de su galaxia es b¨¢sicamente como una moneda que estuviese en el centro de la Tierra, explica Calistro. ¡°Es incre¨ªble que este agujero negro tan peque?ito, por m¨¢s que sea muy masivo, pueda tener una influencia en toda esta galaxia¡±. Pero ¡°lo m¨¢s loco¡±, advierte, es que los chorros de Porfiri¨®n alcanzan cientos de veces m¨¢s lejos, e influyen en la composici¨®n del universo en las mayores escalas conocidas. Los modelos te¨®ricos que tratan de explicar la f¨ªsica de estos chorros nunca predijeron haces tan enormes, reconoce la astr¨®noma: ¡°Es algo que jam¨¢s se hab¨ªa visto¡±.

El hallazgo obliga a repensar el papel de los agujeros negros en la evoluci¨®n del universo. Ya no ser¨ªan solo temibles monstruos de destrucci¨®n, sino jardineros que dominan el crecimiento y evoluci¨®n de las galaxias que crecen a su alrededor. En la actualidad, los detalles de c¨®mo sucede este fen¨®meno son uno de los campos de investigaci¨®n m¨¢s activos. Una de las posibles explicaciones es que los chorros relativistas aumentan la temperatura del entorno gal¨¢ctico, lo que impide que el gas colapse para formar nuevas estrellas, explica Calistro.

El agujero negro supermasivo en el centro de la V¨ªa L¨¢ctea, Sagitario A*, est¨¢ inactivo. Pero es posible que en el pasado tambi¨¦n escupiese potentes chorros relativistas. Es lo que sugieren dos enormes burbujas observadas arriba y abajo de la galaxia, tan grandes que se tardar¨ªa 50.000 a?os en recorrerlas viajando a la velocidad de la luz.

Los astr¨®nomos tambi¨¦n han usado otros telescopios en India y Estados Unidos para determinar que la galaxia en la que reside Porfiri¨®n es unas 10 veces m¨¢s masiva que la V¨ªa L¨¢ctea. Debido a la expansi¨®n constante del universo, cuya causa es uno de los fen¨®menos m¨¢s desconocidos del cosmos, esta se encuentra ahora a 7.500 millones de a?os luz.

El telescopio LOFAR ha cubierto solo un 15% de todo el cielo, con lo que posiblemente solo ha descubierto ¡°la punta del iceberg¡±, explica en una nota Martjin Oei, astr¨®nomo del Instituto Tecnol¨®gico de California (Estados Unidos) y primer autor del estudio.

Es posible que haya muchos otros objetos similares que surgieron en etapas tempranas del universo, lo que contradice las teor¨ªas actuales. ¡°Hasta ahora, estos sistemas de chorros gigantes parec¨ªan ser un fen¨®meno del universo reciente. Si chorros lejanos como estos pueden alcanzar la escala de la red c¨®smica, entonces es posible que todas las regiones del universo hayan sido afectadas por la actividad de agujeros negros en alg¨²n momento del tiempo c¨®smico¡±, detalla Oei.

El investigador quiere seguir investigando el efecto de estas megaestructuras a nivel cosmol¨®gico, especialmente el de los campos magn¨¦ticos. ¡°En nuestro planeta, el magnetismo permite que la vida prospere, por lo que queremos entender c¨®mo surgi¨®¡±, se?ala. ¡°Sabemos que el magnetismo impregna la red c¨®smica, luego llega a las galaxias y estrellas, y eventualmente a los planetas, pero la pregunta es: ?d¨®nde comienza?, ?han dispersado estos gigantescos chorros el magnetismo a trav¨¦s del cosmos?¡±.

Antx¨®n Alberdi, director del Instituto de Astrof¨ªsica de Andaluc¨ªa, que no ha participado en el estudio, destaca su importancia, pues detalla c¨®mo los agujeros negros pueden influir en la evoluci¨®n del cosmos a escalas de tiempo y espacio que los modelos actuales no reproducen bien. Se piensa que en su origen el universo estaba formado por filamentos que conectaban las diferentes galaxias. Con el tiempo y la expansi¨®n del cosmos, esos filamentos se alejaron formando un descomunal andamiaje conocido como red c¨®smica. El trabajo muestra que Porfiri¨®n y su galaxia ¡°aparecieron no en un espacio vac¨ªo, como es habitual, sino en uno de los filamentos, lo que implica que sus campos magn¨¦ticos y part¨ªculas pueden haber conectado galaxias entre s¨ª¡± e influido en su evoluci¨®n, destaca.