Científicos detectaron un gigante rayo de luz iluminado por el Big Bang saliendo de un agujero negro de 11.000 millones de años

Dos agujeros negros supermasivos, ubicados a más de 11.000 millones de años luz, emitieron potentes chorros de partículas que hoy son visibles gracias a la interacción con la radiación del Big Bang. La NASA, junto al Observatorio de Rayos X Chandra y el radiotelescopio Very Large Array (VLA), logró captar estas emisiones a través de un fenómeno físico que convierte el eco primitivo del universo en rayos X.

El hallazgo, presentado por la investigadora Jaya Maithil del Centro de Astrofísica Harvard & Smithsonian, fue durante un periodo del cosmos conocido como “mediodía cósmico”, cuando la formación de galaxias y la actividad de agujeros negros alcanzaban su punto máximo. Este descubrimiento permite estudiar cómo estos objetos influyeron en la evolución galáctica temprana.

Una ilustración muestra el mecanismo del rayo

Una ilustración científica difundida por el equipo muestra cómo la materia cae hacia un agujero negro, al tiempo que un chorro de partículas se libera a enormes velocidades. Estos chorros, o jets, viajan por el espacio atravesando una densa nube de radiación conocida como fondo cósmico de microondas (CMB), la cual es el remanente térmico del Big Bang.

En ese momento del universo, el CMB era unas 4.000 veces más denso que en la actualidad. Las partículas del jet, al colisionar con los fotones del CMB, transfieren su energía, aumentando la frecuencia de estos hasta convertirlos en rayos X detectables. Este fenómeno, llamado dispersión inversa Compton, permitió a los astrónomos observar chorros tan antiguos con una nitidez extraordinaria.

Doble chorro de luz a grandes distancias

El equipo científico no solo detectó uno, sino dos chorros separados asociados a distintos agujeros negros, designados como J1405+0415 y J1610+1811. Ambos están situados a 11.6 y 11.7 mil millones de años luz de la Tierra, respectivamente, y presentan longitudes superiores a los 300.000 años luz, más de tres veces el diámetro de la Vía Láctea.

Las partículas en estos chorros alcanzan velocidades cercanas a la luz. En el caso de J1405+0415, se mueven entre el 95 % y el 99 % de la velocidad de la luz; mientras que en J1610+1811, la cifra oscila entre el 92 % y el 98 %. El chorro de este último lleva consigo la mitad de la energía emitida por el disco de gas caliente que rodea al agujero negro, lo que resalta su intensidad.

Gracias a la resolución de Chandra y al efecto amplificador del CMB, fue posible identificar estas estructuras a pesar de su lejanía y de su proximidad visual al núcleo brillante de los cuásares que las contienen.

Mapeo de ángulos de chorro con estadísticas

Para comprender mejor la orientación de los jets, el equipo desarrolló un método estadístico innovador. Utilizaron simulaciones físicas del comportamiento de las partículas al interactuar con el CMB, pero incorporaron además un factor clave: el sesgo de detección.

Los astrónomos tienden a identificar más fácilmente aquellos chorros dirigidos hacia la Tierra, debido a que parecen más brillantes. Con base en esto, realizaron 10.000 simulaciones que les permitieron estimar con mayor precisión los ángulos reales desde los cuales emergen los chorros en relación con el observador.

Los resultados indicaron que el jet de J1405+0415 se orienta en un ángulo de 9 grados respecto a nuestro planeta, mientras que el de J1610+1811 lo hace con un ángulo de 11 grados. Este tipo de análisis ofrece una mejor comprensión del comportamiento tridimensional de los jets a escalas cósmicas.

El fenómeno según la relatividad de Einstein

La teoría de la relatividad especial también tiene un papel fundamental en este estudio. Según esta teoría formulada por Albert Einstein, los objetos que viajan a velocidades cercanas a la luz presentan efectos ópticos que modifican su brillo percibido.

Esto significa que un jet dirigido hacia la Tierra puede parecer mucho más brillante que uno igual pero apuntando en otra dirección. Este fenómeno, conocido como refuerzo relativista, complica la interpretación de los datos astronómicos. El equipo resolvió esta dificultad al integrar dicha distorsión en su modelo estadístico, lo que les permitió distinguir entre velocidad real y orientación.

Este avance no solo ayuda a mejorar los modelos de jets de agujeros negros, sino que también establece un precedente en el análisis de objetos extremadamente distantes y antiguos.