Creación de radiogalaxias en forma de X, ¿más simple de lo esperado?

Cuando los radiotelescopios observan el cielo ven galaxias con forma elíptica y dos chorros gemelos que salen de los lados de un agujero negro supermasivo central, pero una de cada 10 veces captan algo muy especial: una radiogalaxia en forma de X con cuatro chorros.

Seguramente la radiogalaxia más famosa sea M87, una de las más masivas del universo, que se hizo famosa en 2019 cuando el Event Horizon Telescope capturó su agujero negro supermasivo central.

Las radiogalaxias en forma de X representan menos del 10 por ciento de todas las radiogalaxias y aunque emiten luz visible, también abarcan grandes regiones de emisión de radio.

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Desde su descubrimiento, estas galaxias llevan de cabeza a los astrofísicos, pero hoy un estudio de la Universidad de Northwestern (Illinois) ofrece una nueva visión sobre su formación, y es sorprendentemente simple.

Además, según el estudio, publicado este lunes en Astrophysical Journal Letters, estas rarezas del universo podrían ser más comunes de lo que se creía.

A partir de simulaciones, los autores crearon las condiciones para modelar la alimentación de un agujero negro supermasivo y la formación orgánica de sus chorros y disco de acreción.

Al hacerlo, vieron que las condiciones más simples servían para generar de manera orgánica e inesperada una radiogalaxia en forma de X.

Y sorprendentemente, descubrieron que la forma de X característica de la galaxia es el resultado de la interacción entre los chorros y el gas que caía en el agujero negro.

Al comenzar la simulación, el gas que caía desviaba los chorros recién formados, que se encendían y apagaban, se tambaleaban e inflaban erráticamente pares de cavidades en diferentes direcciones para parecerse a una forma de X.

Eventualmente, sin embargo, los chorros se volvieron lo suficientemente fuertes como para empujar el gas y, en este punto, los chorros se estabilizaron, dejaron de tambalearse y se propagaron a lo largo de un eje.

"Descubrimos que incluso con condiciones iniciales simétricas simples, puede obtener un resultado bastante desordenado", explica Aretaios Lalakos de Northwestern, director del estudio.

Una explicación popular de las radiogalaxias en forma de X es que dos galaxias chocan, lo que hace que sus agujeros negros supermasivos se fusionen, "lo que cambia el giro del agujero negro remanente y la dirección del chorro", comenta el investigador.

Otra es que "la forma del chorro se altera cuando interactúa con gas a gran escala que envuelve un agujero negro supermasivo aislado. Ahora, hemos revelado, por primera vez, que las radiogalaxias en forma de X pueden, de hecho, formarse de una manera mucho más simple", resume.

Cuando Lalakos se dispuso a modelar un agujero negro, no esperaba simular una galaxia en forma de X; su objetivo era medir la cantidad de masa devorada por un agujero negro.

Como la forma de X solo surgió al principio de la simulación, hasta que los chorros se fortalecieron y estabilizaron, Lalakos cree que las radiogalaxias en forma de X podrían ser mucho más frecuentes de lo pensado y durar poco tiempo.

"Pueden surgir cada vez que el agujero negro obtiene gas nuevo y comienza a comer de nuevo", por tanto, "pueden estar sucediendo con frecuencia, pero es posible que no tengamos la suerte de verlos porque solo suceden mientras la potencia del chorro es demasiado débil para expulsar el gas", detalla.

Lalakos planea continuar ejecutando simulaciones para comprender mejor cómo surgen estas formas en X, y experimentar con el tamaño de los discos de acreción y los giros de los agujeros negros centrales.

"Para la mayor parte del universo, es imposible hacer un acercamiento justo en el centro y ver lo que sucede muy cerca de un agujero negro", explica.

"Incluso las cosas que podemos observar, estamos limitados por el tiempo. Si el agujero negro supermasivo ya está formado, no podemos observar su evolución porque la vida humana es demasiado corta. En la mayoría de los casos, confiamos en simulaciones para comprender qué sucede cerca de un agujero negro".

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Edición: Estefanía Cardeña