Son los propios rayos de la Estrella de la Muerte de la naturaleza:chorros de energía ultrapoderosos que se disparan desde la vecindad de los agujeros negros como rayos mortales de la súper arma de Star Wars.

Ahora, un equipo de científicos dirigido por la Universidad de Southampton ha dado un paso más hacia la comprensión de estos misteriosos fenómenos cósmicos, conocidos como chorros relativistas, midiendo la rapidez con la que se 'encienden' y comienzan a brillar intensamente una vez que se lanzan.

Cómo se forman estos chorros sigue siendo un enigma. Una teoría sugiere que se desarrollan dentro del "disco de acreción":la materia absorbida por la órbita de un agujero negro en crecimiento. La gravedad extrema dentro del disco retuerce y estira los campos magnéticos, apretando caliente, material de disco magnetizado llamado plasma hasta que estalla en forma de pilares magnéticos dirigidos de manera opuesta a lo largo del eje de rotación del agujero negro.

El plasma viaja a lo largo de estos chorros enfocados y gana una velocidad tremenda, disparando a través de vastas extensiones de espacio. En algún momento, el plasma comienza a brillar intensamente, pero los científicos han debatido cómo y dónde ocurre esto en el jet.

En un nuevo estudio publicado hoy en Astronomía de la naturaleza , un equipo internacional de científicos dirigido por el Dr. Poshak Gandhi muestra cómo utilizaron observaciones precisas de múltiples longitudes de onda de un sistema binario llamado V404 Cygni, que consta de una estrella y un agujero negro que orbitan estrechamente entre sí, con el agujero negro alimentándose de la materia de la estrella que cae a través del disco, para arrojar luz sobre este fenómeno tan debatido.

V404 Cygni se encuentra a unos 7, 800 años luz de distancia en la constelación de Cygnus, y pesa aproximadamente nueve de nuestros soles juntos. El Dr. Gandhi y sus colaboradores capturaron los datos en junio de 2015, cuando se observó que V404 Cygni irradiaba uno de los 'estallidos' de luz más brillantes de un agujero negro jamás visto, lo suficientemente brillante como para ser visible para pequeños telescopios utilizados por astrónomos aficionados, y lo suficientemente enérgico como para destrozar un planeta similar a la Tierra si se enfoca adecuadamente.

Usando telescopios en la Tierra y en el espacio observando exactamente al mismo tiempo, capturaron un retraso de 0,1 segundos entre las llamaradas de rayos X emitidas cerca del agujero negro, donde se forma el chorro, y la aparición de destellos de luz visible, marcando el momento en que el plasma de chorro acelerado comienza a brillar.

Este retraso de 'parpadeo de un ojo' se calculó para representar una distancia máxima de 19, 000 millas (30, 000 km), imposible de resolver a la distancia de V404 con cualquier telescopio actual.

Dr. Gandhi, de la Universidad de Southampton, dijo:"Los científicos han estado observando chorros durante décadas, pero están lejos de comprender cómo la naturaleza crea estas estructuras alucinantemente vastas y enérgicas.

"Ahora, por primera vez, Hemos capturado el tiempo que transcurre entre la aparición de los rayos X y la aparición de la luz óptica en un agujero negro de masa estelar en el momento en que se activa el chorro de plasma. Esto pone fin a la controversia sobre el origen de los destellos ópticos, y también nos da una distancia crítica sobre la cual el chorro de plasma debe haber sido fuertemente acelerado a velocidades cercanas a la de la luz ".

En términos de Star Wars, la medida clave de este estudio se puede comparar aproximadamente con la medición de la distancia entre la superficie de la Estrella de la Muerte, donde se disparan múltiples rayos de luz, y el punto donde convergen en un solo rayo brillante.

"Pero la física de los chorros de los agujeros negros no tiene nada que ver con los láseres o los cristales Kyber ficticios que alimentan la Estrella de la Muerte. La naturaleza ha encontrado otras formas de impulsar los chorros, ", dijo el Dr. Gandhi." La gravedad y los campos magnéticos juegan un papel clave aquí, y este es el mecanismo que estamos tratando de desentrañar ".

El estudio también crea un vínculo entre V404 Cygni y agujeros negros supermasivos, que se encuentran en el centro de galaxias masivas y que pesan miles de millones de veces más que los agujeros negros de masa estelar. Se puede aplicar una física de chorro similar a todos los agujeros negros.

El Dr. Gandhi dijo:"Este es un descubrimiento emocionante e importante que puede retroalimentarse en la teoría sobre los chorros relativistas, y contribuye a nuestra comprensión cada vez mayor de los agujeros negros ".

La emisión de rayos X, que representa el disco de acreción que 'alimenta' el chorro en su base, fue capturado desde la órbita terrestre por el telescopio NuSTAR de la NASA, mientras que en el momento en que el chorro se hizo visible cuando la luz óptica fue captada por la cámara de alta velocidad ULTRACAM, montado en el telescopio William Herschel en La Palma, en Canarias.

Profesor Vik Dhillon, de la Universidad de Sheffield, el investigador principal detrás de ULTRACAM, comentó:"Este descubrimiento fue posible gracias a nuestra cámara que recopila 28 fotogramas por segundo. Demuestra el potencial sin explotar de estudiar fenómenos astrofísicos a altas velocidades".

Al mismo tiempo, Las ondas de radio de las porciones extendidas del jet de plasma fueron observadas por un equipo del profesor Rob Fender, de la Universidad de Oxford, utilizando el radiotelescopio AMI-LA, en Cambridge, REINO UNIDO.

El profesor Fender dijo:"Estas observaciones son otro paso importante hacia la comprensión exacta de cómo los chorros relativistas están formados por los agujeros negros. Las detecciones de radio provienen del chorro exterior y son el indicador inequívoco clave de la actividad del chorro en curso. Los rayos X y la radio también fueron cruciales para ese descubrimiento ".