Cuásares, elefantes y astrofísicos

Fuente: NASA/HST

3C273 parecía una pálida estrella de magnitud 13, un centenar de veces demasiado tenue como para ser visible para el ojo humano sin instrumentos. Comprenderéis entonces el susto que se llevaron los astrónomos en los años 60 cuando calcularon que este objeto de pinta tan inofensiva emitía con una potencia cien mil millones de veces mayor que la de nuestro Sol.

Pero no era un error, tras él aparecieron otros muchos con características similares y también extraordinariamente luminosos. Como parecían estrellas (aunque no se sabía muy bien lo que eran), se los denominó objetos casi estelares emisores en ondas de radio, más conocidos por su abreviatura inglesa quasars, castellanizado como cuásares. Más tarde se descubrieron otros objetos con propiedades similares, pero sin gran emisión en radiofrecuencias, y se englobaron junto a los cuásares bajo el nombre QSO (quasi-stellar objects).

Muchas variantes fueron apareciendo (blazars, objetos BL Lac...), y durante un cierto tiempo la astrofísica tuvo un cierto parecido a la zoología, con tanto objeto exótico cuyo origen no se podía explicar. ¿La realidad? Tenía mucho que ver con esta imagen:

Cuando los astrofísicos pudieron desentrañar cual era su estructura, se dieron cuenta de que muchos de estos astros eran, en realidad, el mismo tipo de objeto. Sólo parecían diferentes porque se estaban observando desde direcciones y a distancias distintas.

Pero... ¿Qué estructura es esa que permite unas luminosidades tan grandes? Estoy seguro de que es lo último en lo que estábais pensando: El origen de la radiación de los objetos (estables) más luminosos del cosmos es... un agujero negro. Un gigantesco agujero negro de millones de masas solares es el motor de cada uno de estos astros, siendo responsable directa o indirectamente de toda su emisión.

La materia cercana al agujero negro se arremolina en un disco de acrecimiento antes de caer en su interior, una especie de "corredor de la muerte" en espiral. La materia allí tiene temperaturas tan altas que emite fuertemente en el visible y el ultravioleta. La corona que rodea al agujero negro está formada por plasma tan energético que sus electrones ceden energía a estos fotones UV (en una suerte de efecto Compton inverso) produciendo también emisión en rayos X. Gigantescos chorros de materia eyectada fuera del alcance del agujero negro son los responsables de la emisión en radio.

Fuente: Podcast Astrofísico del IAA

¿Y por qué no hay cuásares cercanos? En astronomía, como consecuencia de la relatividad y la velocidad finita de la luz, hablar de eventos muy lejanos es lo mismo que hablar de eventos muy antiguos. Actualmente creemos que los cuásares son núcleos de galaxias jóvenes (AGN: active galactic nuclei), que posteriormente dejaron de estar activos. Es sólo entonces cuando las estrellas comenzaron a dominar la luminosidad galáctica, como observamos en la mayor parte de las galaxias cercanas (y, por tanto, viejas). Son sólo las galaxias jóvenes (lejanas) las que muestran un núcleo muy activo, aunque hay un puñado de galaxias más maduras que conservan parte de esta actividad (por ejemplo, las llamadas Seyfert).

Sin embargo, ese agujero negro central no desaparece nunca (a los que esperen que la radiación de Hawking haga su trabajo, lo llevan claro con uno de este tamaño). La Vía Láctea sigue teniendo un agujero negro de unos 4 millones de masas solares, alrededor del cual giran todas las estrellas de la galaxia, incluido nuestro sistema solar, que completa una vuelta a su alrededor cada 250 millones de años.

Esta entrada forma parte del Carnaval de Física, que este mes aloja el blog La Vaca Esférica.