astronomía, agujeros negros
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| Impresión artística de un chorro relativista que se extiende desde un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia. Fuente: NASA/JPL-Caltech |
19 octubre 2025.- Es un hecho científico comprobado que la mayoría de las galaxias del Universo albergan un agujero negro supermasivo (SMBH) en su centro, lo que da lugar a lo que se conoce como Núcleo Galáctico Activo (AGN). También conocidos como "cuásares", los AGN se caracterizan por emitir tanta luz y radiación que eclipsan temporalmente a todas las estrellas de su disco.
En 2019, científicos de la colaboración del Telescopio del Horizonte de Eventos (EHT) obtuvieron la primera imagen de un SMBH, ubicado en el centro de la galaxia M87. Sin embargo, aproximadamente un siglo antes de este logro histórico, un astrónomo detectó un potente chorro proveniente del centro de esta misma galaxia.
El descubrimiento fue realizado por Heber Doust Curtis, astrónomo estadounidense que trabajó en el Observatorio Lick a finales del siglo XIX y principios del XX. También fue uno de los muchos defensores que afirmaron que las nebulosas observadas en el cielo nocturno eran en realidad galaxias lejanas.
Desde entonces, los astrónomos han estudiado ejemplos de estos chorros que emanan de los SMBH en los núcleos de muchas galaxias masivas. Gracias a un equipo de físicos teóricos de la Universidad de Goethe y a sus avanzadas simulaciones por computadora, los astrónomos ahora pueden determinar con certeza qué causa la formación de estos chorros.
Debido a su potente gravedad y energía rotacional, los agujeros negros supermasivos (SMBH) provocan la formación de discos de gas y polvo a su alrededor, acelerados a velocidades relativistas (cercanas a la velocidad de la luz).
En algunos casos, este gas y polvo son expulsados del disco alrededor de los polos, formando "chorros relativistas" que pueden extenderse miles de años luz. Basándose en el éxito del EHT y otras campañas para obtener imágenes del SMBH M87 y su chorro, el equipo de la Universidad Goethe desarrolló un código numérico que describe cómo los agujeros negros transforman su energía rotacional en estos chorros ultrarrápidos.
Su investigación se describe en un estudio publicado recientemente en The Astrophysical Journal Letters .
El agujero negro supermasivo (SMBH) que se encuentra en el centro de M87 pesa la friolera de seis mil quinientos millones de masas solares y gira rápidamente sobre su eje. La energía rotacional que esto crea impulsa el chorro relativista que se extiende por más de 5000 años luz.
Estos chorros dispersan energía y materia por el medio intergaláctico y también pueden influir en la evolución de otras galaxias. Durante décadas, la teoría de que la energía puede extraerse de los agujeros negros en rotación mediante campos magnéticos intensos (también conocido como el mecanismo de Blandford-Znajek ) ha sido la descripción preferida de la formación de los chorros astrofísicos.
Dirigido por el profesor Luciano Rezzolla, el equipo del Instituto de Física Teórica de la Universidad Goethe creó un código numérico diseñado para rastrear el movimiento del plasma y el comportamiento de los campos electromagnéticos alrededor de los agujeros negros de Kerr (en rotación).
Su código, denominado Código de Partícula en Celda de Frankfurt para el espacio-tiempo de agujeros negros (FPIC), combina el mecanismo de Blandford-Znajek con un proceso en el que las líneas de campo magnético se rompen y se reensamblan, provocando que la energía magnética se convierta en calor, radiación y erupciones de plasma.
Con este código, el equipo realizó simulaciones en la supercomputadora Goethe de Fráncfort y la supercomputadora Hawk de Stuttgart. Estas simulaciones modelaron cómo la potente gravedad de un agujero negro influye en la evolución de partículas cargadas y campos magnéticos, de acuerdo con las ecuaciones de Maxwell y la teoría de la relatividad general de Einstein.
Las simulaciones revelaron una intensa actividad de reconexión en el plano ecuatorial del agujero negro supermasivo (SMBH), lo que condujo a la formación de burbujas energéticas condensadas de plasma (plasmoides) que se movían a velocidades relativistas. A esto le siguió la generación de partículas de energía negativa que alimentan los chorros, las erupciones de plasma y otros fenómenos extremos asociados con los SMBH.
Los autores del estudio afirman que sus resultados muestran cómo códigos numéricos sofisticados podrían conducir a una mejor comprensión de lo que sucede cerca de un agujero negro.
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