Descubren el mayor hoyo negro, “Porfirión”

Porfirión aporta los mayores chorros en el universo, “las dimensiones son gigantes”, resume asombrada Gabriela Calistro Rivera, astrónoma peruana de 34 años que actualmente trabaja en la Agencia Espacial Alemana.

Junto a colegas de Europa y Estados Unidos, Calistro anuncia hoy el descubrimiento de los mayores chorros jamás observados en el universo. Los produce Porfirión, un agujero negro supermasivo desconocido hasta ahora que escupe dos haces en direcciones opuestas, y que juntos abarcan 23 millones de años luz. Es una distancia impensable hasta ahora que equivaldría a poner en fila 140 galaxias como la Vía Láctea, una detrás de otra.

Porfirión recibe su nombre del mayor de los gigantes de la mitología griega. Se trata de un agujero negro supermasivo del tipo que existe en el centro de todas las galaxias, incluida la nuestra. Apareció hace unos 6.300 millones de años, cuando el universo tenía apenas la mitad de su edad actual. La energía que contienen los dos chorros de Porfirión equivale a la que producirían billones de estrellas como el Sol, o al choque de dos cúmulos de galaxias. El hallazgo —todo un “récord”, como destaca Calistro— se publica este miércoles en Nature, referente de la mejor ciencia mundial.

Las emanaciones de Porfirión se denominan chorros relativistas, pues las partículas que contiene —electrones, protones, átomos pesados— rozan la velocidad de la luz, el límite máximo de rapidez en el universo, según la teoría de la relatividad, formulada por Albert Einstein hace más de un siglo. Las leyes de la física determinan que nada puede escapar a un agujero negro. Lo que cae en él no sale jamás. Los chorros relativistas se producen justo antes de ese momento por la descomunal fricción de toda la materia que gira alrededor. Parte de ella sale disparada con una enorme energía propulsada en dos estrechos haces. Es la radiación más potente del universo.

El equipo ha usado el LOFAR, un radiotelescopio de baja frecuencia con sede en Holanda, pero cuyas enormes antenas están repartidas por varios países europeos. El observatorio capta ondas de radio de baja frecuencia, el tipo de señales que pueden llegar desde Porfirión dada su lejanía y antigüedad. Hasta ahora se pensaba que había relativamente pocos agujeros negros con grandes chorros: solo se habían observado unos pocos cientos. Pero gracias al telescopio europeo el equipo ha hallado ya 11.000.

El sistema de chorros más grande confirmado hasta ahora era Alcioneo, también nombrado en honor a un gigante de la mitología griega, que fue descubierto en 2022 por este mismo equipo, y que abarca unas 100 vías lácteas. En comparación, los chorros de Centaurus A, el sistema más cercano a la Tierra, es diez veces menor.

Porfirión es un gigante solo en apariencia. Dentro de su galaxia es básicamente como una moneda que estuviese en el centro de la Tierra, explica Calistro. “Es increíble que este agujero negro tan pequeñito, por más que sea muy masivo, pueda tener una influencia en toda esta galaxia”. Pero “lo más loco”, advierte, es que los chorros de Porfirión alcanzan cientos de veces más lejos, e influyen en la composición del universo en las mayores escalas conocidas. Los modelos teóricos que tratan de explicar la física de estos chorros nunca predijeron haces tan enormes, reconoce la astrónoma: “Es algo que jamás se había visto”.

El hallazgo obliga a repensar el papel de los agujeros negros en la evolución del universo. Ya no serían solo temibles monstruos de destrucción, sino jardineros que dominan el crecimiento y evolución de las galaxias que crecen a su alrededor. En la actualidad, los detalles de cómo sucede este fenómeno son uno de los campos de investigación más activos. Una de las posibles explicaciones es que los chorros relativistas aumentan la temperatura del entorno galáctico, lo que impide que el gas colapse para formar nuevas estrellas, explica Calistro.

El agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea, Sagitario A*, está inactivo. Pero es posible que en el pasado también escupiese potentes chorros relativistas. Es lo que sugieren dos enormes burbujas observadas arriba y abajo de la galaxia, tan grandes que se tardaría 50.000 años en recorrerlas viajando a la velocidad de la luz.

Los astrónomos también han usado otros telescopios en India y Estados Unidos para determinar que la galaxia en la que reside Porfirión es unas 10 veces más masiva que la Vía Láctea. Debido a la expansión constante del universo, cuya causa es uno de los fenómenos más desconocidos del cosmos, esta se encuentra ahora a 7.500 millones de años 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, astrónomo del Instituto Tecnológico 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 teorías actuales. “Hasta ahora, estos sistemas de chorros gigantes parecían ser un fenómeno del universo reciente. Si chorros lejanos como estos pueden alcanzar la escala de la red cósmica, entonces es posible que todas las regiones del universo hayan sido afectadas por la actividad de agujeros negros en algún momento del tiempo cósmico”, detalla Oei.

El investigador quiere seguir investigando el efecto de estas megaestructuras a nivel cosmológico, especialmente el de los campos magnéticos. “En nuestro planeta, el magnetismo permite que la vida prospere, por lo que queremos entender cómo surgió”, señala. “Sabemos que el magnetismo impregna la red cósmica, luego llega a las galaxias y estrellas, y eventualmente a los planetas, pero la pregunta es: ¿dónde comienza?, ¿han dispersado estos gigantescos chorros el magnetismo a través del cosmos?”.

Antxón Alberdi, director del Instituto de Astrofísica de Andalucía, que no ha participado en el estudio, destaca su importancia, pues detalla cómo los agujeros negros pueden influir en la evolución 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 expansión del cosmos, esos filamentos se alejaron formando un descomunal andamiaje conocido como red cósmica. El trabajo muestra que Porfirión y su galaxia “aparecieron no en un espacio vacío, como es habitual, sino en uno de los filamentos, lo que implica que sus campos magnéticos y partículas pueden haber conectado galaxias entre sí” e influido en su evolución, destaca.

Con información del diario español El País