A unos 5.500 millones de años luz de la Tierra existe una galaxia cuyo centro alberga un agujero negro supermasivo capaz de lanzar enormes chorros de plasma a velocidades cercanas a la de la luz. Uno de ellos está orientado casi directamente hacia nuestra línea de visión, lo que convierte al objeto en un blázar.
Se llama 3C 345 y lleva décadas siendo observado con radiotelescopios. Ahora, un equipo internacional ha utilizado 27 años de datos para reconstruir cómo ha evolucionado su chorro y seguir con mucho más detalle el movimiento de las distintas regiones de plasma.
El trabajo, publicado en Nature, combina 116 observaciones tomadas entre 1995 y 2022 mediante una nueva técnica de reconstrucción. El resultado permite ver la evolución del chorro de forma prácticamente continua y ha revelado un comportamiento que no encaja del todo con una de las explicaciones más utilizadas hasta ahora.
Un agujero negro cuyo chorro está casi alineado con la Tierra
3C 345 pertenece a una clase especialmente extrema de núcleos galácticos activos. En el centro de estas galaxias hay agujeros negros supermasivos que están acumulando gas y polvo mediante un disco de acreción y que, al mismo tiempo, pueden expulsar parte del material en forma de chorros relativistas de plasma.
Estos chorros pueden extenderse mucho más allá de la galaxia que los produce y viajar a velocidades superiores al 98% de la velocidad de la luz. En el caso de 3C 345, uno de ellos forma un ángulo de apenas unos 3 a 7 grados respecto a nuestra línea de visión, una geometría que aumenta enormemente su brillo aparente.
Eso es precisamente lo que define a un blázar. No significa que el agujero negro esté lanzando plasma contra nuestro planeta de una forma peligrosa, sino que observamos uno de sus chorros casi de frente desde una distancia de miles de millones de años luz.
Los chorros nacen en regiones próximas al agujero negro, donde el material del disco de acreción interactúa con campos magnéticos extremadamente intensos. Los científicos saben que esos campos desempeñan un papel esencial para acelerar y canalizar el plasma, aunque todavía no se comprende por completo cómo se forman estructuras capaces de mantenerse durante distancias tan grandes.
Los agujeros negros supermasivos pueden llegar a expulsar cantidades extraordinarias de energía y material hacia el espacio, y esos chorros pueden alterar de forma profunda el entorno de la galaxia que los alberga. En algunos sistemas, incluso se han observado estructuras complejas asociadas a la interacción entre estos chorros y el material circundante.
La orientación de 3C 345 ofrece una perspectiva especialmente favorable para estudiar cómo se desplaza el material y qué ocurre dentro de uno de estos chorros relativistas.
Una IA convirtió 27 años de observaciones en una secuencia continua
El principal problema para estudiar estos chorros es que las observaciones astronómicas no funcionan como una cámara de vídeo convencional. Los científicos obtienen imágenes tomadas en fechas concretas y después deben reconstruir lo que ocurrió entre unas y otras.
En este caso disponían de 116 observaciones realizadas entre 1995 y 2022 mediante interferometría de muy larga base o VLBI. Esta técnica combina radiotelescopios separados por grandes distancias para conseguir una resolución equivalente a la de un instrumento mucho mayor.
Es el mismo principio utilizado por el Event Horizon Telescope para obtener la primera imagen de un agujero negro. Sin embargo, cada observación de 3C 345 seguía siendo una imagen independiente, lo que obligaba a identificar regiones brillantes concretas y comparar cómo cambiaban de posición con el paso del tiempo.
El equipo utilizó un algoritmo llamado Kine para superar esa limitación. El sistema emplea una red neuronal que relaciona la información espacial y temporal de todas las observaciones para reconstruir de forma continua la evolución del chorro.
La técnica permitió mejorar notablemente la resolución y distinguir estructuras mucho más débiles junto a las zonas brillantes. Lo más importante es que los investigadores pudieron seguir el movimiento de numerosos puntos del plasma en lugar de reducir el chorro a unas pocas regiones aisladas.
Este tipo de mejoras observacionales también está cambiando lo que sabemos sobre el crecimiento de estos objetos. El James Webb, por ejemplo, ha detectado agujeros negros supermasivos cuya existencia resulta difícil de explicar con los modelos actuales, especialmente cuando aparecen en etapas muy tempranas del universo.
El plasma no se comportó como esperaban los astrónomos
La reconstrucción permitió poner a prueba una explicación utilizada desde hace décadas para interpretar las zonas brillantes que aparecen dentro de los chorros relativistas. Una de las principales hipótesis sostiene que esas regiones corresponden a ondas de choque que avanzan a través del plasma.
Si ese modelo funcionara de la forma esperada, las estructuras brillantes deberían desplazarse claramente más rápido que el flujo general del material. En 3C 345, sin embargo, los investigadores encontraron que ambas velocidades eran muy parecidas.
El resultado no invalida la interpretación basada en ondas de choque para todos los blázares. El estudio analiza un único objeto, por lo que la conclusión es más limitada: en 3C 345, las regiones brillantes no parecen comportarse exactamente como predecía el modelo más sencillo.
Los investigadores también detectaron velocidades aparentes superiores a la de la luz. Se trata del llamado movimiento superlumínico aparente, un efecto de perspectiva que aparece cuando el plasma viaja casi a la velocidad de la luz y además lo hace formando un ángulo muy pequeño respecto a nuestra línea de visión.
No existe ninguna violación de la relatividad. La combinación de la velocidad real del material y la geometría del sistema hace que, visto desde la Tierra, el desplazamiento proyectado en el cielo pueda parecer más rápido que la luz.
La reconstrucción también mostró una estructura persistente en la polarización de la radiación, compatible con la existencia de un campo magnético organizado a gran escala. Estos campos son uno de los elementos clave para explicar cómo el plasma consigue acelerarse y mantenerse concentrado durante enormes distancias.
El equipo quiere aplicar ahora Kine a otros blázares observados durante décadas. Si aparecen patrones similares, los astrónomos podrán comprobar hasta qué punto los modelos actuales describen correctamente la forma en que se propagan las perturbaciones dentro de estos chorros.
3C 345 no representa ningún peligro para nuestro planeta, pero su orientación convierte a la Tierra en un punto de observación excepcional. Después de 27 años de datos, los científicos pueden seguir con un detalle inédito cómo se mueve uno de los chorros relativistas más extremos del universo y comprobar que su comportamiento todavía guarda sorpresas.