Descubierto el origen de los rayos X en los chorros de agujeros negros supermasivos
Un equipo internacional de astrónomos ha resuelto uno de los enigmas más longevos de la astrofísica moderna: el origen de los rayos X en los potentes chorros emitidos por los agujeros negros supermasivos. Este avance, esperado durante décadas por la comunidad científica, ha sido posible gracias a las observaciones del satélite IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) de la NASA, un instrumento clave en la exploración de la polarización de los rayos X procedentes de fuentes cósmicas.
Desde los inicios de la astronomía de rayos X en los años sesenta, los científicos han detectado la emisión de rayos X en las inmediaciones de agujeros negros supermasivos, especialmente en los núcleos de galaxias activas. Estos agujeros negros, con masas millones o miles de millones de veces superiores a la del Sol, expulsan a velocidades relativistas inmensos chorros de plasma —jets— que atraviesan distancias intergalácticas. Sin embargo, la fuente precisa de los rayos X detectados en estos jets ha sido objeto de intenso debate durante más de medio siglo.
El IXPE, lanzado en diciembre de 2021, ha permitido a los investigadores medir la polarización de los rayos X emitidos por uno de estos jets, concretamente el del agujero negro supermasivo de la galaxia Markarian 501, situada a unos 450 millones de años luz de la Tierra. La polarización de la luz ofrece información crucial sobre el proceso físico responsable de su producción y la geometría de los campos magnéticos en la región emisora.
El estudio, publicado en la prestigiosa revista The Astrophysical Journal Letters, revela que la polarización de los rayos X coincide con la de las emisiones en el rango óptico, lo que indica un origen común: la radiación sincrotrón. Este fenómeno ocurre cuando partículas cargadas, como electrones, se aceleran a velocidades cercanas a la de la luz en presencia de intensos campos magnéticos, como los que existen en las inmediaciones de los agujeros negros activos.
Hasta ahora, existían dos hipótesis principales para explicar la generación de rayos X en estos jets. Una postulaba que los rayos X surgían de la dispersión Compton inversa, en la que los electrones acelerados transfieren parte de su energía a los fotones de menor energía, elevándolos al rango de rayos X. La otra hipótesis sugería un origen sincrotrón, similar al de la radioemisión y la luz óptica, pero en electrones aún más energéticos. Gracias a la capacidad única de IXPE para medir la polarización, el equipo ha podido descartar la primera hipótesis y confirmar la segunda.
La confirmación de la naturaleza sincrotrón de los rayos X tiene profundas implicaciones para nuestra comprensión de los jets de agujeros negros, su dinámica y el papel que desempeñan en la evolución de las galaxias. Al demostrar que los electrones pueden ser acelerados hasta energías extremas en estos entornos, se refuerza la idea de que los chorros de los agujeros negros son auténticos laboratorios de física de altas energías, capaces de influir en la formación estelar y en el medio intergaláctico.
Este avance se suma a una reciente oleada de descubrimientos significativos en el sector aeroespacial y astrofísico. Mientras SpaceX continúa batiendo récords de lanzamientos y desarrollo de cohetes reutilizables —con el Starship como buque insignia de su programa de exploración lunar y marciana—, Blue Origin avanza en el desarrollo del cohete New Glenn y en misiones suborbitales con su New Shepard. Por su parte, la NASA no solo lidera misiones de exploración robótica en Marte y el Sistema Solar, sino que también impulsa misiones científicas como IXPE, esenciales para comprender el Universo extremo.
En Europa, la empresa española PLD Space ha marcado un hito este año al lanzar exitosamente el cohete suborbital Miura 1 desde Huelva, consolidando la posición de España en la pujante industria espacial privada. A nivel global, Virgin Galactic sigue avanzando en el turismo espacial, mientras que el descubrimiento de exoplanetas potencialmente habitables por telescopios como el James Webb y el CHEOPS europeo mantiene viva la búsqueda de vida más allá de la Tierra.
La colaboración entre agencias públicas y empresas privadas, como en el caso de IXPE —donde la NASA ha trabajado conjuntamente con la Agencia Espacial Italiana y el Instituto Nacional de Astrofísica de Italia—, está acelerando el ritmo de los descubrimientos científicos y tecnológicos. El estudio de los agujeros negros, los fenómenos de alta energía y la polarización de los rayos X se sitúan en la vanguardia de la investigación espacial, abriendo nuevos horizontes para la física fundamental y la comprensión de nuestro lugar en el cosmos.
El hallazgo logrado por IXPE no solo resuelve una incógnita histórica, sino que también refuerza la importancia de invertir en tecnología innovadora y en la cooperación internacional para desentrañar los misterios más profundos del Universo. A medida que la exploración espacial avanza, cada nuevo descubrimiento en astrofísica extrema nos acerca un poco más a comprender las fuerzas que rigen el destino de las galaxias y de la materia misma.
(Fuente: NASA)
