Astrónomos han captado lo que parece ser el mítico ‘Ojo de Sauron’ en el universo distante y podrían haber resuelto un enigma cósmico de una década de antigüedad.
Los investigadores realizaron un descubrimiento que ayudará a comprender cómo un blázar aparentemente de movimiento lento, conocido como PKS 1424+240, podría ser una de las fuentes más brillantes de rayos gamma y neutrinos cósmicos de alta energía jamás observadas. El trabajo se publica en la revista Astronomy & Astrophysics.
Situado a miles de millones de años luz de distancia, el blázar PKS 1424+240 había desconcertado a los astrónomos durante mucho tiempo. Destacaba como el blazar emisor de neutrinos más brillante conocido en el cielo, identificado por el Observatorio de Neutrinos IceCube, y también brillaba con rayos gamma de muy alta energía observados por telescopios Cherenkov terrestres. Sin embargo, curiosamente, su chorro de radio parecía moverse lentamente, contradiciendo las expectativas de que solo los chorros más rápidos pudieran estar detrás de un brillo tan excepcional.
Ahora, gracias a 15 años de observaciones de radio ultraprecisas del Very Long Baseline Array (VLBA), los investigadores han creado una imagen profunda de este chorro con una resolución inigualable.
“Cuando reconstruimos la imagen, se veía absolutamente impresionante”, afirma en un comunicado Yuri Kovalev, autor principal del estudio e investigador principal del proyecto MuSES en el Instituto Max Planck de Radioastronomía (MPIfR). “Nunca habíamos visto nada igual: un campo magnético toroidal casi perfecto con un chorro apuntando directamente hacia nosotros”.
Dado que el chorro está alineado casi exactamente en dirección a la Tierra, su emisión de alta energía se ve drásticamente amplificada por los efectos de la relatividad especial. “Esta alineación provoca un aumento del brillo de 30 veces o más“, explica Jack Livingston, coautor del MPIfR. “Al mismo tiempo, el chorro parece moverse lentamente debido a efectos de proyección, una ilusión óptica clásica”.
Esta geometría frontal permitió a los científicos observar directamente el corazón del chorro del blazar, una oportunidad excepcional. Las señales de radio polarizadas ayudaron al equipo a cartografiar la estructura del campo magnético del chorro, revelando su probable forma helicoidal o toroidal. Esta estructura desempeña un papel clave en el lanzamiento y la colimación del flujo de plasma, y podría ser esencial para acelerar partículas a energías extremas.
“Resolver este enigma confirma que los núcleos galácticos activos con agujeros negros supermasivos no solo son potentes aceleradores de electrones, sino también de protones, el origen de los neutrinos de alta energía observados”, concluye Kovalev.
El descubrimiento representa un triunfo para el programa MOJAVE, un esfuerzo de décadas para monitorear chorros relativistas en galaxias activas mediante el Conjunto de Línea de Base Muy Larga (VLBA). Los científicos emplean la técnica de Interferometría de Línea de Base Muy Larga (VLBI), que conecta radiotelescopios de todo el mundo para formar un telescopio virtual del tamaño de la Tierra. Esto proporciona la mayor resolución disponible en astronomía, lo que les permite estudiar los detalles más sutiles de los chorros cósmicos distantes.
“Cuando iniciamos MOJAVE, la idea de algún día conectar directamente los chorros de agujeros negros distantes con los neutrinos cósmicos parecía ciencia ficción. Hoy, nuestras observaciones la hacen realidad", afirma Anton Zensus, director del MPIfR y cofundador del programa.
Este resultado refuerza el vínculo entre los chorros relativistas, los neutrinos de alta energía y el papel de los campos magnéticos en la configuración de los aceleradores cósmicos, lo que marca un hito en la astronomía multimensajero, según los autores.