Observando el borde de un agujero negro mediante una lente gravitacional

En las inmediaciones de los agujeros negros supermasivos que habitan en los centros de casi todas las galaxias tienen lugar procesos turbulentos. Los agujeros tragan materia procedente del exterior mientras al mismo tiempo provocan los chorros polares de gas que son disparados al espacio en dos direcciones opuestas. Unos investigadores en el Instituto Max Planck de Física en Múnich, Alemania, y en la Universidad de Ginebra en Suiza, han conseguido ahora localizar el origen de la radiación gamma de alta energía en un chorro de esta clase: se origina aparentemente muy cerca del agujero negro. Este descubrimiento ha sido posible gracias a un efecto de lente gravitatoria que sucede por casualidad y que amplifica de forma selectiva la luz procedente de regiones diferentes próximas al agujero negro, como si fuera una lupa.

Los astrónomos conocen muchas galaxias activas de las que emanan dichos chorros desde su centro. Tales chorros de gas pueden ser vistos en la región espectral de las ondas de radio, y en ocasiones en luz visible y también en la banda de los rayos X y la de los gamma. Aún existe mucha incertidumbre sobre el mecanismo de su formación. Lo que está claro es que hay una masa de gas caliente, conformando un disco, que gira en torno al agujero negro central. Es probable que se produzcan también fuertes campos magnéticos, que aceleren las partículas en ángulos perpendiculares respecto al disco y hacia los chorros.

Esta maquinaria central, sin embargo, no puede ser observada directamente desde la Tierra debido a las grandes distancias existentes. Pero un golpe de suerte ayudó a Ievgen Vovk del Instituto Max Planck de Física, Andrii Neronov de la Universidad de Ginebra, y sus colegas. Los investigadores observaron una galaxia activa conocida como PKS 1830-211. Se trata de un blazar, un caso poco habitual en el que uno de los dos chorros resulta estar dirigido hacia la Tierra, de manera que los astrónomos miran directamente en su interior a lo largo del eje longitudinal.

Resulta también que hay una galaxia más o menos a mitad de camino entre la Tierra y el blazar, el cual se halla a miles de millones de años-luz de distancia. Su fuerte gravedad ocasiona que el espacio a su alrededor se curve, así que la luz del blazar detrás de ella pasa a través de este pozo espacial y se desvía, como si pasara a través de una lente. PKS 1830-211 aparece entonces en el cielo como dos imágenes; y estas imágenes tienen un brillo muy superior al que nos llegaría del blazar sin este efecto de lente.

A partir de esta observación y del análisis de otros datos, el equipo de Vovk y Neronov ha determinado que la región de rayos gamma es solo ligeramente más grande que el propio agujero negro. Se desconoce por ahora cómo se genera esta radiación. Según la teoría más extendida, el agujero negro y el disco de gas están rodeados por un fuerte campo magnético en el que partículas como los electrones son aceleradas a casi la velocidad de la luz. Estas pueden colisionar con partículas de luz (fotones), transfiriéndoles tanta energía durante el proceso que se convierten en fotones de rayos X o incluso de rayos gamma.

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