Aún no se han visto grandes chorros de agujeros negros.

“Este par no es sólo del tamaño de un sistema solar o de la Vía Láctea; estamos hablando de un total de 140 diámetros de la Vía Láctea”, dice Martijn Ooi, investigador postdoctoral en Caltech y autor principal de un nuevo libro. la naturaleza Resultados de informes en papel. “La Vía Láctea será una pequeña partícula en estas dos grandes explosiones”.

La megaestructura en chorro, llamada Porphyryon en honor a un gigante de la mitología griega, data de una época en la que nuestro universo tenía 6.300 millones de años, o menos de la mitad de su edad actual de 13.800 millones de años. Estas intensas emisiones, con una producción total de energía equivalente a billones de soles, se disparan desde arriba y desde debajo de un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia distante.

Antes del descubrimiento de Porfirión, el sistema de chorro más grande confirmado era Alcioneo, también llamado así por un gigante de la mitología griega. Alcyoneus, descubierto en 2022 por el mismo equipo que encontró Porphyrion, tiene aproximadamente 100 veces el tamaño de la Vía Láctea. A modo de comparación, el conocido chorro Centauros A, el sistema de chorros más cercano a la Tierra, abarca 10 galaxias.

El último hallazgo sugiere que estos sistemas de chorros gigantes pueden haber tenido una mayor influencia en la formación de galaxias en el universo joven de lo que se creía anteriormente. Porfirión existió a una edad temprana cuando los tenues filamentos que conectan y alimentan las galaxias, conocidos como redes cósmicas, estaban más juntos que ahora. Esto significa que los chorros masivos como Porphyrion alcanzan una mayor parte de la red cósmica que los chorros del universo local.

“Los astrónomos creen que las galaxias y sus agujeros negros centrales evolucionan juntos, y un aspecto clave de esto es que los chorros pueden emitir grandes cantidades de energía que pueden afectar el desarrollo de sus galaxias anfitrionas y de otras galaxias cercanas”, dice el coautor George Jurgowski. Profesor de Astronomía y Ciencia de Datos en Caltech. “Este descubrimiento muestra que sus efectos pueden extenderse mucho más allá de lo que pensábamos”.

Exposición a una amplia población.

El sistema de chorros de Porphyrion es el más grande jamás encontrado durante un estudio del cielo que ha revelado una asombrosa cantidad de megaestructuras débiles: más de 10.000. Esta gran población de chorros masivos fue detectada utilizando el radiotelescopio europeo LOFAR (Low Frequency ARray).

Aunque se conocían cientos de sistemas de chorros masivos antes de las observaciones LOFAR, se pensaba que eran raros y de tamaño pequeño en promedio en comparación con los miles de sistemas descubiertos por los radiotelescopios.

Martin Hardcastle, segundo autor del estudio y profesor de astrofísica en la Universidad de Hertfordshire en Inglaterra, dice: “Antes de comenzar la expedición, se conocían los jets gigantes, pero no teníamos idea de que habría tantos”. “Por lo general, cuando obtenemos una nueva capacidad de observación, como la combinación de LOFAR de un amplio campo de visión y una alta sensibilidad a estructuras extendidas, obtenemos algo nuevo, pero ver emerger muchas de estas cosas todavía me emociona mucho”.

En 2018, Oei y sus colegas comenzaron a utilizar LOFAR para estudiar no chorros de agujeros negros, sino redes cósmicas de tenues filamentos que atraviesan el espacio entre galaxias. Mientras el equipo examinaba las imágenes de radio en busca de estrellas débiles, comenzaron a ver varios sistemas de chorros sorprendentemente largos.

“Cuando encontramos por primera vez los aviones gigantes, nos quedamos bastante sorprendidos”, afirma Ooi, que también colabora con el Observatorio de Leiden, en los Países Bajos. “No teníamos idea de que eran tantos”.

Para buscar sistemáticamente más chorros ocultos, el equipo examinó visualmente las imágenes de radio, utilizó herramientas de aprendizaje automático para escanear las imágenes y pidió a científicos ciudadanos de todo el mundo que examinaran las imágenes más a fondo. La revista ha aceptado para su publicación un artículo que describe un lote reciente de eyecciones gigantes que consta de más de 8.000 pares de chorros. Astronomía y Astrofísica.

Escondiéndose en el pasado

Para encontrar la galaxia donde se originó Porphyrion, el equipo utilizó el Radiotelescopio Gigante de Ondas Métricas (GMRT) en la India, junto con datos de un proyecto llamado Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), con sede en Arizona, que opera desde el Observatorio Nacional Choate. Las observaciones señalaron el lugar de origen de los chorros hacia una galaxia 10 veces más masiva que nuestra Vía Láctea.

Luego, el equipo utilizó el Observatorio WM Keck en Hawaii para demostrar que Porphyryon está a 7.500 millones de años luz de la Tierra. “Hasta ahora, estos sistemas de chorros gigantes parecen ser un fenómeno del universo reciente”, afirma Ooi. “Si estos chorros distantes pudieran alcanzar la escala de la red cósmica, entonces todas las partes del universo podrían verse afectadas por la actividad de un agujero negro en algún momento del tiempo cósmico”, afirma Ooi.

Las observaciones de Keck también revelaron que el porfirio surgió de lo que se conoce como un agujero negro activo en modo radiativo, como en el estado en modo chorro. Cuando los agujeros negros supermasivos se activan (en otras palabras, cuando sus inmensas fuerzas gravitacionales calientan el material circundante), se cree que emiten energía en forma de radiación o chorros. Los agujeros negros en modo radiativo eran más comunes en el universo joven o distante, mientras que los agujeros negros en modo chorro son más comunes en el universo actual.

El hecho de que Porphyrion proviniera de un agujero negro en modo radiativo fue sorprendente porque los astrónomos no sabían que este modo podía crear chorros tan grandes y poderosos. Es más, debido a que Porphyryon está ubicado en el universo distante donde abundan los agujeros negros en modo radiativo, el hallazgo sugiere que puede haber muchos más chorros masivos aún por encontrar.

“Es posible que estemos ante la punta del iceberg”, afirma Ooi. “Nuestro estudio LOFAR sólo cubre el 15 por ciento del cielo. Y la mayoría de estos aviones gigantes son difíciles de encontrar, por lo que estamos seguros de que hay muchos más por ahí”.

Un misterio continuo

Aún no está claro cómo los chorros pueden pasar más allá de sus galaxias anfitrionas sin desestabilizarlas. “El trabajo de Martjen nos ha demostrado que no hay nada especial en el entorno de estas fuentes gigantes que les permita alcanzar tamaños tan grandes”, afirma Hardcastle, experto en física de chorros de agujeros negros. “Mi interpretación es que necesitamos un evento de acreción inusualmente duradero y estable alrededor del agujero negro supermasivo central para permitirle permanecer activo durante tanto tiempo -alrededor de mil millones de años- y para asegurarnos de que los chorros sigan apuntando hacia , la única dirección que estamos aprendiendo de los gigantes todo este tiempo es que debería ser relativamente común”.

Como siguiente paso, Oei quiere comprender mejor cómo estas megaestructuras afectan su entorno. Los chorros difunden rayos cósmicos, calor, átomos pesados ​​y campos magnéticos en el espacio entre galaxias. Ooi está particularmente interesado en saber hasta qué punto los chorros gigantes propagan el magnetismo. “El magnetismo permite que la vida florezca en nuestro planeta, por eso queremos entender cómo surgió”, afirma. “Sabemos que el magnetismo se propaga a través de la red cósmica, luego a las galaxias y estrellas, y finalmente a los planetas, pero la pregunta es: ¿dónde comienza? ¿Estos chorros gigantes propagan el magnetismo por el universo? “