Algunos de los agujeros negros más masivos y distantes del universo emiten una enorme cantidad de radiación extraordinariamente energética llamada rayos gamma. Este tipo de radiación ocurre, por ejemplo, cuando la masa se convierte en energía durante las reacciones de fisión que hacen funcionar los reactores nucleares en la Tierra. Pero en el caso de los agujeros negros, la radiación gamma es incluso más energética que la producida en los reactores nucleares y es producto de procesos muy diferentes; allí, los rayos gamma son creados por colisiones entre rayos de luz y partículas altamente energéticas que nacen en la vecindad de los agujeros negros por medio de mecanismos que aún no se conocen bien.

Como resultado de estas colisiones entre la luz y la materia, las partículas energéticas ceden casi todo su impulso a los rayos de luz y los convierten en la radiación gamma que acaba llegando a la Tierra.

La comunidad científica astronómica sospecha que estas colisiones ocurren en regiones permeadas por poderosos campos magnéticos sometidos a procesos altamente variables. como la turbulencia y las reconexiones magnéticas, campos magnéticos que se fusionan, liberando una asombrosa cantidad de energía, que podría estar ocurriendo en los chorros de materia expulsados ​​por los agujeros negros. Pero sondear estos campos magnéticos a miles de millones de años luz de distancia de la Tierra requiere dispositivos muy sensibles y encontrar el momento exacto en el que se produce la emisión de alta energía.

Esto es precisamente lo que el equipo de investigación liderado por Iván Martí-Vidal, Investigador CIDEGENT de la Generalitat Valenciana en el Observatorio Astronómico y el Departamento de Astronomía de la Universidad de Valencia, y autor principal de este trabajo, ha logrado. Este equipo ha utilizado ALMA (Atacama Large Millimeter Array), el telescopio más sensible del mundo en longitudes de onda milimétricas, para obtener información precisa sobre los campos magnéticos de un agujero negro distante, en un momento en el que las partículas energéticas producían una enorme cantidad de radiación gamma.

En un artículo publicado recientemente en Astronomía y Astrofísica , los científicos informan observaciones del agujero negro llamado PKS1830-211, ubicado a más de 10 mil millones de años luz de la Tierra. Estas observaciones demuestran que los campos magnéticos en la región donde se producen las partículas más energéticas del chorro del agujero negro estaban cambiando su estructura notablemente en un intervalo de tiempo de solo unos pocos minutos.

"Esto implica que los procesos magnéticos se originan en regiones muy pequeñas y turbulentas, tal como predicen los principales modelos de producción de rayos gamma en los agujeros negros, que relacionan la turbulencia con la radiación gamma, "explica Iván Martí-Vidal." Por otro lado, los cambios que hemos detectado tuvieron lugar durante un episodio de rayos gamma muy potente, lo que nos permite relacionarlos de forma robusta con la emisión de alta energía. Todo esto nos acerca un poco más a comprender el origen de la radiación más energética del universo, " él añade.

Interferometría y nuevos algoritmos

Para analizar estos datos, el equipo de Martí-Vidal ha utilizado una técnica de análisis avanzada que les permite obtener información de fuentes rápidamente cambiantes a partir de observaciones interferométricas, como los obtenidos con ALMA. "La interferometría nos da el poder de observar el universo con un nivel de detalle incomparable; de ​​hecho, es la técnica en la que también se basa el Event Horizon Telescope (EHT), que obtuvo recientemente la primera imagen de un agujero negro, "dice Martí-Vidal." Una parte de nuestro proyecto CIDEGENT es, De hecho, dedicados a desarrollar algoritmos como el que hemos utilizado en estas observaciones de ALMA, pero aplicable a datos mucho más complejos como los del EHT, que nos permitiría reconstruir, en un futuro cercano, 'películas' de agujeros negros, en lugar de meras imágenes, ”dice el astrónomo de la Universidad de Valencia.

Alejandro Mus, Investigador predoctoral CIDEGENT en el Departamento de Astronomía de la UV y coautor del artículo, desarrolla su tesis doctoral en este campo. "Dentro del proyecto EHT, hay muchos expertos de varias instituciones que trabajan contrarreloj para resolver el problema de la variabilidad rápida de la fuente, "dice Mus." Por el momento, el algoritmo que hemos desarrollado trabaja con los datos de ALMA y ya nos ha permitido obtener información clave sobre cómo cambian los campos magnéticos asociados a PKS1830-211 a escalas de unas pocas decenas de minutos. Esperamos poder contribuir pronto al EHT con los algoritmos más sofisticados en los que estamos trabajando, ", concluye.