Hallan la mayor explosión de plasma jamás lanzada por un agujero negro: tan larga como 140 galaxias

La megaestructura cósmica conocida como Porfirión (Porphyrion en inglés), bautizada en honor a uno de los gigantes de la mitología griega, hace honor tanto a la antigüedad como al ciclópeo tamaño de su homónimo. Los astrónomos han podido observar que está formada por los dos chorros de plasma de mayor tamaño jamás detectados, extendiéndose a lo largo de 23 millones de años-luz, que fueron emitidos por un agujero negro supermasivo cuando el Universo apenas contaba con 6.300 millones de años de vida, la mitad de su edad actual.

"No es que este par tenga el tamaño de un sistema solar o de una galaxia. Estamos hablando del diámetro de un total de 140 Vías Lácteas colocadas una tras otra", explica Martijn Oei, investigador posdoctoral de Caltech y autor principal del trabajo publicado en Nature. Nuestra galaxia, explica, no sería más que "una mota" entre las dos erupciones gigantes, cuya emisión total de energía equivaldría a "trillones" de nuestros soles.

En 2022, el equipo de Oei descubrió otro sistema similar que se consideraba el mayor hasta la fecha, Alción (Alcyoneus), de una longitud equivalente a 'sólo' cien veces nuestra galaxia. Sin embargo, el radiotelescopio europeo LOFAR (LOw Frequency ARray) les ha permitido localizar más de 10.000 megaestructuras de este tipo en su última campaña. Esto lleva a los investigadores a postular que estos chorros de energía fueron instrumentales para suministrar energía y materia a las galaxias en formación, que se encontraban en esa época más próximas entre sí.

Elad Steinberg

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El equipo de Oei comenzó a usar el LOFAR en 2018 desde el Observatorio de Leiden en Países Bajos para detectar los filamentos de la red cósmica, los tenues vínculos de materia oscura y gas que unen las galaxias entre ellas pese a que se han ido alejando con el tiempo. Los sistemas de chorros de plasma supermasivos han resultado ser un elemento clave de este sistema. "Conocíamos su existencia, pero nunca habríamos sospechado que había tantos", valora el astrónomo.

Para seguir el rastro de Porfirión hasta su origen, los investigadores hicieron uso de un instrumento en India, el Radiotelescopio Gigante de Onda Métrica (GMRT), además del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), del Observatorio Nacional Kitt Peak de Arizona. Tras situar el origen de la explosión de energía en una antigua y enorme galaxia, diez veces más masiva que la nuestra, el equipo de Oei usó datos del Observatorio W. M. Keck de Hawái para determinar que el fenómeno se origina a 7.500 millones de años luz de distancia de la Tierra.

Aunque pueda parecer lejano, el astrónomo recuerda que el universo no se había expandido tanto en la época en la que se produjo la eyección, y las galaxias estaban más cerca unas de otras. "Si estos chorros distantes pueden alcanzar escalas propias de la red cósmica, entonces cualquier lugar del universo podría haberse visto afectado por la actividad de los agujeros negros en algún momento", explica Oei. Además, dado que el LOFAR apenas les ha permitido escrutar "el 15% del firmamento", afirma que estamos "ante la punta del iceberg".

Por otro lado, el agujero negro supermasivo que disparó los chorros también ha sorprendido a los astrónomos, porque se encuentra en lo que se conoce como 'modo radiativo''. Hasta ahora, se creía que las singularidades emitían energía y materia cuando alcanzaban un tamaño crítico que fuerza la gravedad a su alrededor hasta sobrecalentarlos. Sin embargo, en la época temprana del universo eran menos frecuentes que ahora, y no se creía posible que fueran capaces de tales emanaciones cuando aún estaban en fase radiativa. 

Todavía queda un misterio pendiente, apuntan los autores. ¿Cómo es posible que los chorros abarquen una distancia sideral tan extendida sin desestabilizarse por el camino? "Mi interpretación es que se necesitaría un evento de acreción especialmente estable y duradero alrededor de un agujero negro supermasivo para permitir que la emisión se mantenga activa durante unos mil millones de años", valora Martin Hardcastle, astrofísico de la Universidad de Hertfordshire (Reino Unido) y especialista en la física de los chorros emitidos por singularidades.

La gran cantidad de sistemas 'hermanos' de Porfirión y Alción hace pensar a los investigadores que estas circunstancias son más comunes en el universo de lo que creíamos. Su siguiente paso será investigar qué elementos, más allá de energía y materia, son dispersados de una galaxia a otra por estos chorros. "El magnetismo, por ejemplo, es lo que ha hecho posible la vida en nuestro planeta", apunta Oei. "Y queremos saber de dónde vino".