Algunos de los objetos más brillantes del Universo son los cuásares. En lugar de que los agujeros negros consuman materia, podría haber objetos con potentes campos magnéticos que actúen como hélices, volviendo la materia a la galaxia.
En el lejano y joven universo, los cuásares brillan con un brillo sin igual en el cosmos local. Aunque se ven como estrellas en telescopios ópticos, los cuásares son en realidad los centros brillantes de galaxias ubicadas a miles de millones de años luz de la Tierra.
El núcleo hirviente de un cuásar actualmente se representa con un disco de gas caliente en espiral en un agujero negro supermasivo. Parte de ese gas se expulsa con fuerza hacia afuera en dos chorros opuestos a casi la velocidad de la luz. Los teóricos luchan por comprender la física del disco de acreción y los chorros, mientras que los observadores luchan por mirar en el corazón del cuásar. El "motor" central que acciona los chorros es difícil de estudiar telescópicamente porque la región es muy compacta y los observadores de la Tierra están muy lejos.
El astrónomo Rudy Schild del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica (CfA) y sus colegas estudiaron el cuásar conocido como Q0957 + 561, ubicado a unos 9 mil millones de años luz de la Tierra en dirección a la constelación de la Osa Mayor, cerca del Big Dipper. Este cuásar contiene un objeto compacto central que contiene tanta masa como 3-4 mil millones de soles. La mayoría consideraría que ese objeto es un "agujero negro", pero la investigación de Schild sugiere lo contrario.
"No llamamos a este objeto un agujero negro porque hemos encontrado evidencia de que contiene un campo magnético anclado internamente que penetra a través de la superficie del objeto central colapsado y que interactúa con el entorno del cuásar", comentó Schild.
Los investigadores eligieron Q0957 + 561 por su asociación con una lente cósmica natural. La gravedad de una galaxia cercana dobla el espacio, formando dos imágenes del quásar distante y magnificando su luz. Las estrellas y los planetas dentro de la galaxia cercana también afectan la luz del cuásar, causando pequeñas fluctuaciones en el brillo (en un proceso llamado "microlente") cuando se desplazan hacia la línea de visión entre la Tierra y el cuásar.
Schild monitoreó el brillo del cuásar durante 20 años y dirigió un consorcio internacional de observadores que operan 14 telescopios para mantener el objeto bajo vigilancia constante durante todo el día en momentos críticos.
"Con la microlente, podemos discernir más detalles de este llamado" agujero negro "dos tercios del camino hasta el borde del universo visible que el agujero negro en el centro de la Vía Láctea", dijo Schild.
A través de un análisis cuidadoso, el equipo descubrió detalles sobre el núcleo del cuásar. Por ejemplo, sus cálculos identificaron la ubicación donde se forman los chorros.
“¿Cómo y dónde se forman estos chorros? Incluso después de 60 años de observaciones de radio, no teníamos respuesta. Ahora la evidencia está dentro, y lo sabemos ", dijo Schild.
Schild y sus colegas descubrieron que los chorros parecen emerger de dos regiones de 1,000 unidades astronómicas de tamaño (aproximadamente 25 veces más grande que la distancia Plutón-Sol) ubicadas 8,000 unidades astronómicas directamente sobre los polos del objeto compacto central. (Una unidad astronómica se define como la distancia promedio de la Tierra al Sol, o 93 millones de millas). Sin embargo, esa ubicación se esperaría solo si los chorros fueran alimentados reconectando líneas de campo magnético que estaban ancladas al objeto compacto supermasivo giratorio. dentro del quásar Al interactuar con un disco de acreción circundante, estas líneas de campo magnético giratorio se enrollan, se enrollan más y más hasta que se unen explosivamente, se reconectan y rompen, liberando enormes cantidades de energía que alimentan los chorros.
"Este quásar parece estar dominado dinámicamente por un campo magnético anclado internamente a su objeto compacto supermasivo giratorio central", afirmó Schild.
Se encuentran más pruebas de la importancia del campo magnético anclado internamente del cuásar en las estructuras circundantes. Por ejemplo, la región interna más cercana al quásar parece haber sido barrida de material. El borde interno del disco de acreción, ubicado a unas 2.000 unidades astronómicas del objeto compacto central, se calienta hasta la incandescencia y brilla intensamente. Ambos efectos son las firmas físicas de un campo magnético interno giratorio que es arrastrado por la rotación del objeto compacto central, un fenómeno denominado "efecto de hélice magnética".
Las observaciones también sugieren la presencia de un amplio flujo de salida en forma de cono desde el disco de acreción. Donde está iluminado por el quásar central, brilla en un contorno en forma de anillo conocido como la estructura de Elvis después del colega de Schild CfA, Martin Elvis, quien teorizó su existencia. La apertura angular sorprendentemente grande del flujo de salida que se observa se explica mejor por la influencia de un campo magnético intrínseco contenido dentro del objeto compacto central en este cuásar.
A la luz de estas observaciones, Schild y sus colegas, Darryl Leiter (Centro de Investigación de Astrofísica de Marwood) y Stanley Robertson (Universidad Estatal del Suroeste de Oklahoma), han propuesto una teoría controvertida de que el campo magnético es intrínseco al objeto compacto supermasivo central del cuásar, más bien que solo ser parte del disco de acreción según lo pensado por la mayoría de los investigadores. Si se confirma, esta teoría conduciría a una nueva imagen revolucionaria de la estructura del cuásar.
"Nuestro hallazgo desafía la visión aceptada de los agujeros negros", dijo Leiter. "Incluso les hemos propuesto un nuevo nombre: Objetos que colapsan eternamente magnetosféricos, o MECO", una variante del nombre acuñado por primera vez por el astrofísico indio Abhas Mitra en 1998. "Los astrofísicos de hace 50 años no tenían acceso a la comprensión moderna de electrodinámica cuántica que está detrás de nuestras nuevas soluciones a las ecuaciones de relatividad originales de Einstein ".
Esta investigación sugiere que, además de su masa y giro, el objeto compacto central del cuásar puede tener propiedades físicas más como un dipolo magnético giratorio muy desplazado hacia el rojo que como un agujero negro. Por esa razón, la mayor parte de la materia que se aproxima no desaparece para siempre, sino que siente los campos magnéticos giratorios en forma de motor y vuelve a girar. Según esta teoría, un MECO no tiene un horizonte de eventos, por lo que cualquier materia que pueda pasar por la hélice magnética se ralentiza gradualmente y se detiene en la superficie altamente desplazada hacia el rojo del MECO, con solo una señal débil que conecta la radiación de esa materia. a un observador distante. Esa señal es muy difícil de observar y no se ha detectado desde Q0957 + 561.
Esta investigación fue publicada en la edición de julio de 2006 del Astronomical Journal, y está disponible en línea en http://arxiv.org/abs/astro-ph/0505518.
Con sede en Cambridge, Massachusetts, el Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica (CfA) es una colaboración conjunta entre el Observatorio Astrofísico Smithsoniano y el Observatorio de la Universidad de Harvard. Los científicos de CfA, organizados en seis divisiones de investigación, estudian el origen, la evolución y el destino final del universo.
Fuente original: Comunicado de prensa de CfA
