Los investigadores han dado un paso importante hacia la comprensión de cómo los agujeros negros influyen en el universo al medir directamente la potencia de sus chorros, una tarea que suena tan fácil como medir un huracán con una regla. Utilizando una red de radiotelescopios repartidos por todo el mundo, un equipo dirigido por la Universidad Curtin capturó imágenes detalladas que revelan cuán energéticos pueden ser estos chorros, confirmando teorías de larga data de que los agujeros negros son los superdotados definitivos del universo.

El estudio, publicado en Nature Astronomy, se centró en Cygnus X-1, un sistema conocido que incluye el primer agujero negro confirmado y una estrella supergigante masiva. Los científicos determinaron que los chorros que emanan de este agujero negro transportan una producción de energía equivalente a unos 10,000 Soles, que son muchos soles.

Para realizar esta medición, el equipo confió en una matriz de telescopios ampliamente espaciados que trabajan juntos como uno solo. Esta configuración les permitió observar cómo los chorros eran empujados y distorsionados por poderosos vientos provenientes de la estrella cercana mientras el agujero negro viajaba a lo largo de su órbita. El efecto es similar a cómo las fuertes ráfagas en la Tierra pueden doblar un chorro de agua de una fuente, si esa fuente estuviera alimentada por la furia concentrada de 10,000 estrellas.

Al calcular la fuerza del viento de la estrella y rastrear cuánto se desviaban los chorros, los investigadores pudieron determinar la potencia de los chorros en un momento específico. Esta es la primera vez que los científicos miden directamente la energía instantánea de los chorros de agujeros negros en lugar de depender de promedios a largo plazo, lo que es como medir un rayo en lugar de la precipitación media anual.

El equipo también midió la velocidad de los chorros, encontrando que viajan aproximadamente a la mitad de la velocidad de la luz, o unos 150,000 kilómetros por segundo. Determinar esta velocidad ha sido un desafío para los científicos durante muchos años, presumiblemente porque sus pistolas de radar seguían derritiéndose.

El proyecto fue dirigido por el Instituto Curtin de Radioastronomía (CIRA) y el nodo Curtin del Centro Internacional de Investigación en Radioastronomía (ICRAR), con contribuciones de la Universidad de Oxford.

El autor principal, Dr. Steve Prabu, quien trabajó en CIRA durante el estudio y ahora está en la Universidad de Oxford, explicó que el equipo utilizó una secuencia de imágenes para rastrear lo que describió como "chorros danzantes". Este término se refiere a la forma en que los chorros cambian de dirección repetidamente mientras son empujados por los fuertes vientos de la estrella supergigante mientras ambos objetos orbitan entre sí, creando el vals más destructivo del universo.

El Dr. Prabu dijo que estas observaciones revelan cuánta de la energía generada cerca de un agujero negro se transfiere a su entorno, influyendo en el ambiente que lo rodea. "Un hallazgo clave de esta investigación es que aproximadamente el 10 por ciento de la energía liberada cuando la materia cae hacia el agujero negro es transportada por los chorros", dijo el Dr. Prabu. "Esto es lo que los científicos suelen asumir en modelos simulados a gran escala del Universo, pero ha sido difícil de confirmar mediante observación hasta ahora", agregó, confirmando que a veces la simulación es, de hecho, correcta.

El coautor, profesor James Miller-Jones, de CIRA y el nodo Curtin de ICRAR, señaló que las técnicas anteriores solo podían estimar la potencia de los chorros durante períodos extremadamente largos, a veces abarcando miles o millones de años. Esto dificultaba comparar directamente la energía de los chorros con las emisiones de rayos X producidas cuando la materia cae en un agujero negro, un caso clásico de inconveniencia de medición a escala cósmica.

"Y debido a que nuestras teorías sugieren que la física alrededor de los agujeros negros es muy similar, ahora podemos usar esta medición para anclar nuestra comprensión de los chorros, ya sean de agujeros negros 10 o 10 millones de veces la masa del Sol", dijo el profesor Miller-Jones, sugiriendo una deliciosa escalabilidad a la destrucción.

"Con proyectos de radiotelescopios como el Observatorio del Conjunto de un Kilómetro Cuadrado actualmente en construcción en Australia Occidental y Sudáfrica, esperamos detectar chorros de agujeros negros en millones de galaxias distantes, y el punto de anclaje proporcionado por esta nueva medición ayudará a calibrar su producción de energía general", continuó, esbozando un plan para catalogar los secadores de pelo más poderosos del universo.

"Los chorros de agujeros negros proporcionan una fuente importante de retroalimentación al entorno circundante y son críticos para comprender la evolución de las galaxias", concluyó, recordándonos que incluso los vacíos cósmicos necesitan expresarse.

Otros colaboradores en la investigación incluyeron la Universidad de Barcelona, la Universidad de Wisconsin-Madison, la Universidad de Lethbridge y el Instituto de Ciencias del Espacio.