Un agujero negro durmió 100 millones de años — y acaba de despertar

Hace cien millones de años, cuando el agujero negro en el corazón de la galaxia J1007+3540 apagó sus chorros de plasma y se sumió en el silencio, los dinosaurios no aviar aún no habían desaparecido. El universo siguió expandiéndose. La galaxia siguió girando. Y el monstruo durmió. Ahora ha vuelto a despertar, y lo ha hecho con una erupción que se extiende casi un millón de años luz a través del espacio profundo.

Un equipo internacional de astrónomos, liderado por Shobha Kumari del Midnapore City College en India, ha capturado las imágenes más nítidas hasta la fecha de un agujero negro «renacido» en plena acción. Las observaciones, realizadas con el radiotelescopio LOFAR en los Países Bajos y el observatorio uGMRT en India, muestran una estructura de dos capas que cuenta en sí misma una historia de centenares de millones de años: en el exterior, un halo de plasma antiguo y desvanecido, resto de una erupción anterior; en el interior, un chorro brillante y compacto, señal inequívoca de que el motor central ha vuelto a encenderse. El intervalo entre ambos episodios representa aproximadamente cien millones de años de quietud absoluta.

La escala convierte cualquier analogía terrestre en insuficiente, pero los investigadores intentaron una: «Es como ver erupcionar un volcán cósmico después de eras de calma, salvo que este es lo suficientemente grande como para esculpir estructuras que se extienden casi un millón de años luz», dijo Kumari. Ese millón de años luz es, para orientarse, unas diez veces el diámetro de la Vía Láctea.

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Lo que hace singular a J1007+3540 no es solo el despertar, sino el combate que ese despertar ha desencadenado. La galaxia reside dentro de un cúmulo masivo cuyo gas interestelar está tan caliente y denso que ejerce una presión muy superior a la que soportan la mayoría de las radiogalaxias. Los chorros recién encendidos no avanzan en línea recta hacia el vacío: se doblan, se comprimen, se distorsionan. El lóbulo norte de la galaxia aparece literalmente aplastado y curvado en las imágenes de LOFAR, con un flujo de plasma que parece redirigirse hacia atrás bajo la presión del gas circundante. El resultado, visible en datos del uGMRT, es una región de partículas extremadamente envejecidas que han perdido buena parte de su energía, como si el entorno hubiera estado machacando ese plasma durante millones de años.

Este choque entre la fuerza explosiva del agujero negro y la resistencia del cúmulo no es un fenómeno meramente estético: es el mecanismo que regula si una galaxia sigue formando estrellas o se «apaga». Cuando los chorros de un agujero negro activo inyectan energía cinética en el gas circundante, pueden impedir que ese gas se enfríe y colapse para dar lugar a nuevas estrellas. El ciclo de actividad y silencio de J1007+3540 —encenderse, apagarse, volver a encenderse— determina, en consecuencia, cuándo y cuánto crece esa galaxia. Su galaxia anfitriona, una elíptica masiva con estrellas formadas hace más de doce mil millones de años, aún produce nuevas estrellas a un ritmo superior a cien masas solares por año, lo que indica que el proceso de destrucción y construcción está lejos de concluir.

El equipo construyó las imágenes combinando la sensibilidad de LOFAR para detectar emisiones difusas y tenues con la resolución más fina del uGMRT. Esa combinación permitió cartografiar simultáneamente el plasma antiguo y los chorros recién encendidos, algo que telescopios individuales no habrían podido lograr con la misma claridad.

Hay que consignar los límites del estudio. La estimación del intervalo de cien millones de años entre erupciones se obtiene a partir de modelos de envejecimiento del plasma, que calculan con qué rapidez los electrones pierden energía a lo largo del tiempo; esos modelos tienen incertidumbres significativas a las escalas implicadas en J1007+3540. La cifra es, por tanto, una estimación razonada, no una medición directa. El estudio se centra además en una sola galaxia, y aún no se sabe con qué frecuencia otros agujeros negros siguen ciclos de actividad y reposo similares.

El equipo ha anunciado observaciones de seguimiento de alta resolución para examinar el núcleo de J1007+3540 con mayor detalle y rastrear cómo los chorros recién reactivados se propagan a través del medio intracúmulo. La investigación fue publicada en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

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