Jets, agujeros negros y la revolución del radiotelescopio MeerKAT

“La revolución de MeerKAT”, ese fue el título del coloquio que Rob Fender ofreció el mes pasado en el Instituto de Astrofísica de Canarias, durante su estancia de un mes en nuestras instalaciones. Fender, profesor en la Universidad de Oxford y una de las figuras más destacadas en el estudio de los agujeros negros y los jets relativistas, compartió con nosotros los impresionantes avances logrados gracias al radiotelescopio MeerKAT, una herramienta que está transformando nuestra visión “radio” del cielo.

MeerKAT, acrónimo de Karoo Array Telescope, es un radiotelescopio situado en la vasta y árida región del Karoo, en Sudáfrica. Desde su inauguración en 2018, este extraordinario telescopio, compuesto por 64 antenas parabólicas de 13,5 metros de diámetro cada una, ha sido diseñado para alcanzar niveles de sensibilidad y resolución excepcionales. Su capacidad para explorar grandes áreas del cielo con un gran nivel de detalle ha permitido avanzar en el estudio de diferentes y variados fenómenos astrofísicos, desde asteroides, agujeros negros, púlsares y nebulosas hasta las estructuras a gran escala del medio interestelar y del Universo.

MeerKAT nos está regalando imágenes impresionantes que muestran detalles nunca antes vistos. Os invito a que echéis un vistazo en internet a la impresionante imagen obtenida del centro de nuestra galaxia. Se muestra la emisión de radio de esta región con una nitidez y profundidad excepcionales, cubriendo un área de aproximadamente 500 000 años luz cuadrados. Se pueden ver con claridad distintos tipos de objetos astronómicos, como remanentes de supernovas, regiones de formación estelar y filamentos de radio con una resolución espectacular. Pero, sin duda, mi imagen favorita es la que he seleccionado para este artículo. ¡Y no, no es una ilustración artística, es una imagen real! En el centro se aprecia una burbuja de gas que es un remanente de supernova, y la “bola de fuego” brillante a su izquierda es la estrella de neutrones conocida como “el Ratón”. Esta estrella, formada probablemente en la explosión de la supernova que dio origen al remanente, fue expulsada a velocidades supersónicas y continúa viajando por el espacio, dejando un rastro a su paso. Además, en la parte superior derecha destaca “la Serpiente”, uno de los filamentos de radio más largos y conocidos. ¡Fotón!

Pero no todo son “fotos” bonitas. Lo realmente importante es la ciencia que hacemos con el telescopio. Entre los estudios más destacados, y que más de cerca me tocan, están aquellos dedicados a los radiojets, esos chorros de partículas y energía que son expulsados a velocidades cercanas a la luz desde las inmediaciones de los agujeros negros de nuestra galaxia. En estos agujeros negros, los jets son como unos tremendos cañones que lanzan materia y energía al espacio. Más concretamente, se forman en sistemas binarios, donde un agujero negro “devora” el material de una estrella compañera, que cae en espiral formando un disco de acreción. Los jets, que emiten principalmente en longitudes de onda de radio, son clave para entender cómo los agujeros negros interactúan con el entorno que los rodea, influyendo en el medio interestelar y creando estructuras que se extienden a años luz de distancia.

 En los últimos años, el radiotelescopio MeerKAT se ha vuelto esencial para entender mejor el funcionamiento de estos jets. Preguntas como cómo se forman, si están o no impulsados por la rotación del agujero negro, cómo transportan la energía o cuánta energía contienen aún no tienen respuestas claras. Pero, gracias a las observaciones que se están obteniendo, se han empezado a desvelar algunas de estas cuestiones, especialmente aquellas relacionadas con la energía que transportan. Al analizar cómo evolucionan y se expanden con el tiempo las eyecciones en algunos de nuestros sistemas de agujero negro, se han obtenido estimaciones más precisas de su contenido energético. Y, sorprendentemente, los resultados muestran que los jets son mucho más potentes de lo que se había calculado anteriormente. También hay estudios que han observado jets que se extienden hasta 23 millones de años luz, desafiando las teorías actuales sobre su estabilidad y tamaño máximo. Los jets pueden ser más grandes y estables de lo que se pensaba, lo que tiene implicaciones importantes para entender cómo los agujeros negros interactúan con su entorno y cómo afectan a la evolución de las galaxias.

Actualmente, MeerKAT está observando los jets de Swift J1727.8−1613, el último sistema que se ha añadido al registro de agujeros negros, identificado y catalogado gracias a estudios realizados en el Instituto de Astrofísica de Canarias utilizando observaciones del Gran Telescopio Canarias. Este análisis promete ofrecer nuevas perspectivas sobre los mecanismos que generan estos impresionantes cañonazos cósmicos.

Biografía

Montserrat Armas Padilla es una astrofísica gomera que trabaja actualmente en el Instituto de Astrofísica de Canarias. Tras licenciarse en Física en la Universidad de La Laguna y trabajar en el Departamento de Física Aplicada de la misma, se marchó a Holanda para llevar a cabo su tesis doctoral en la Universidad de Ámsterdam. Ha disfrutado de estancias de investigación en diferentes instituciones como la Universidad de Kioto (Japón) y la Universidad de Oxford (Reino Unido), siempre dedicada al estudio de estrellas de neutrones mediante datos de rayos-X.

***Sección coordinada por Adriana de Lorenzo-Cáceres Rodríguez