ALMA revela la existencia de un intenso campo magnético cerca de un agujero negro supermasivo

El conjunto ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) ha revelado la existencia de un campo magnético extremadamente potente (más que ningún otro fenómeno detectado hasta ahora en el núcleo de una galaxia) muy cerca del horizonte de sucesos de un agujero negro supermasivo. Esta nueva observación ayuda a los astrónomos a comprender tanto la estructura y la formación de estos habitantes masivos de los centros de las galaxias como los dobles chorros de plasma a alta velocidad que con frecuencia expulsan sus polos. Los resultados aparecen en la revista Science del 17 de abril de 2015.

Los agujeros negros supermasivos, a menudo con masas de miles de millones de veces la del Sol, están situados en el corazón de casi todas las galaxias del universo. Estos agujeros negros pueden acretar enormes cantidades de materia, la cual está en forma de disco circundante. Mientras que la mayor parte de esta materia cae al agujero negro, cierta cantidad puede escapar momentos antes de la captura, siendo lanzada hacia el espacio a velocidades cercanas a la de la luz como parte de un chorro de plasma. No se comprende muy bien cómo ocurre este fenómeno, aunque se cree que los fuertes campos magnéticos, que actúan muy cerca del horizonte de sucesos, desempeñan un papel crucial en este proceso, ayudando a la materia a escapar de las fauces abiertas de la oscuridad.

Hasta ahora sólo se había demostrado la existencia de débiles campos magnéticos muy lejos de los agujeros negros (a varios años-luz). En este estudio, sin embargo, astrónomos de la Universidad Tecnológica de Chalmers y del Observatorio Espacial de Onsala, en Suecia, han utilizado ALMA para detectar señales directamente relacionadas con un fuerte campo magnético muy cercano al horizonte de sucesos del agujero negro supermasivo de una galaxia distante llamada PKS 1830-211. Este campo magnético se encuentra, precisamente, en el lugar desde el cual la materia es, repentinamente, impulsada lejos del agujero negro en forma de chorro.

El equipo midió la fuerza del campo magnético estudiando la forma en que se polarizaba la luz a medida que esta se alejaba del agujero negro.

Esta ilustración muestra el entorno de un agujero negro supermasivo, típico en el centro de muchas galaxias. El propio agujero negro está rodeado por un brillante disco de acreción de material muy caliente que se precipita hacia él y, más allá, por un toro polvoriento. También hay, a menudo, chorros de material eyectado a alta velocidad desde los polos del agujero negro que pueden extenderse a grandes distancias en el espacio. Observaciones llevadas a cabo con ALMA han detectado un campo magnético muy fuerte cerca del agujero negro, en la base de los chorros, y esto, probablemente, está relacionado con la generación de los chorros y su colimación. (Crédito: ESO/L. Calçada)

"La polarización es una característica importante de la luz y se utiliza mucho en la vida diaria, por ejemplo en las gafas de sol o en las gafas 3D en el cine," afirma Iván Martí-Vidal, autor principal de este trabajo. "Cuando se produce de forma natural, la polarización puede utilizarse para medir los campos magnéticos, ya que la luz cambia su polarización cuando viaja a través de un medio magnetizado. En este caso, la luz que detectamos con ALMA había viajado a través de material muy cercano al agujero negro, un lugar lleno de plasma altamente magnetizado".

Los astrónomos aplicaron una nueva técnica de análisis que habían desarrollado para los datos de ALMA y descubrieron que la dirección de la polarización de la radiación proveniente del centro de PKS 1830-211 había rotado. Se trata de las longitudes de onda más cortas jamás utilizadas en este tipo de estudio, lo cual permite estudiar las regiones muy cercanas al agujero negro central.

"Hemos encontrado señales claras de la rotación de la polarización cientos de veces mayores que las más altas halladas hasta ahora en el universo", señala Sebastien Muller, coautor del artículo. "Nuestro descubrimiento es un paso de gigante en cuanto a la frecuencia de observación, gracias al uso de ALMA, y en términos de distancia al agujero negro, donde se ha estudiado el campo magnético — hablamos del orden de sólo unos pocos días-luz de distancia del horizonte de sucesos. Estos resultados y los futuros estudios, nos ayudarán a comprender qué está pasando en las inmediaciones de los agujeros negros supermasivos." (Fuente: ESO)