Cuatro generaciones de chorros en una enorme galaxia
Una galaxia que se extiende unos 4,2 millones de años luz conserva pruebas de cuatro episodios distintos de actividad en torno a su agujero negro supermasivo central. Esto ofrece a los astrónomos un registro excepcionalmente largo de un motor cósmico que se apaga y vuelve a encenderse.
Contenido
- Cuatro generaciones de chorros en una enorme galaxia
- ¿Qué significa el ciclo de actividad de un agujero negro?
- Cómo reconstruyó el equipo la historia de la galaxia
- Una historia medida en millones de años
- Por qué cuatro episodios hacen inusual a esta galaxia
- ¿Los chorros se están debilitando o acortando?
- Tres observatorios, un registro compartido
- Puntos clave
Investigadores del Instituto Indio de Educación e Investigación Científica de Pune (IISER Pune) y del Centro Nacional de Astrofísica de Radio (NCRA-TIFR) identificaron cuatro pares de estructuras brillantes de radio en la galaxia con forma de S J023721.13-010528.5. Cada par está asociado a una generación distinta de chorros, potentes flujos de partículas energéticas impulsados desde la región que rodea al agujero negro.
El equipo la describe como la primera radiogalaxia conocida que muestra pruebas de cuatro episodios de este tipo. Entre las decenas de miles de radiogalaxias estudiadas por los astrónomos, la mayoría muestra un periodo principal de actividad de chorros. Antes solo se habían identificado seis con pruebas de tres episodios.
El estudio fue dirigido por Pavan Khadekar, estudiante de doctorado del IISER Pune, bajo la supervisión de Dharam Vir Lal, del NCRA-TIFR, y Ramana Athreya, del IISER Pune. Sus resultados se publicaron, según el informe, en The Astrophysical Journal el 21 de octubre de 2026.
¿Qué significa el ciclo de actividad de un agujero negro?
La masa de un agujero negro supermasivo puede ser millones o miles de millones de veces mayor que la del Sol. El material que se acumula a su alrededor puede formar un flujo caliente y giratorio. Parte de la energía liberada en esa región puede alimentar chorros que se extienden mucho más allá del cuerpo visible de la galaxia anfitriona.
Los astrónomos llaman radiogalaxia a una galaxia cuyas estructuras asociadas a esta actividad brillan intensamente en longitudes de onda de radio. Los radiotelescopios detectan esa radiación y revelan características que pueden pasar inadvertidas en las fotografías convencionales tomadas en luz visible.
Los chorros pueden permanecer activos durante millones de años antes de desvanecerse. Si la actividad se reanuda más adelante, puede lanzar un nuevo par mientras las estructuras más antiguas aún son detectables a mayor distancia. Por eso, una galaxia puede conservar varias generaciones de actividad al mismo tiempo, como las sucesivas marcas de un paisaje que registran acontecimientos de distintas épocas.
En J023721.13-010528.5, el hallazgo central es la presencia de cuatro generaciones en un mismo sistema. El agujero negro permanece en su lugar durante esos episodios; lo que cambia es la actividad asociada al material que lo rodea y a los chorros que este impulsa.
Cómo reconstruyó el equipo la historia de la galaxia
Khadekar y sus colegas combinaron observaciones del Radiotelescopio Gigante de Ondas Métricas de India (GMRT), el Very Large Array de Estados Unidos y el radiotelescopio MeerKAT de Sudáfrica. En conjunto, esas observaciones permitieron al equipo examinar la extensa estructura de radio de la galaxia y distinguir las características vinculadas a distintos episodios.
La prueba crucial fueron cuatro pares de puntos calientes. Un punto caliente es una región brillante asociada a un chorro, a menudo donde el flujo rápido transfiere energía al material circundante. Estas regiones ayudan a los astrónomos a seguir el recorrido de un chorro y sus interacciones con el entorno.
Cuatro pares equivalen a ocho regiones brillantes agrupadas en cuatro conjuntos relacionados. La agrupación es importante porque los chorros suelen emerger en direcciones opuestas desde la región central. Los investigadores interpretaron los cuatro conjuntos como pruebas de generaciones distintas, en lugar de un único episodio continuo.
Athreya no estaba inicialmente convencido de que la galaxia hubiera llegado a una cuarta fase de actividad, pese a la insistencia de Lal. Según dijo, llevó tiempo obtener pruebas convincentes. Ese análisis minucioso fue fundamental para el hallazgo: identificar una cuarta generación exigía que el equipo demostrara cómo encajaban entre sí las estructuras observadas.
Una historia medida en millones de años
Las edades estimadas de las generaciones de puntos calientes van de unos seis millones a 21 millones de años. Los investigadores también sitúan el inicio del episodio de actividad más reciente hace unos pocos millones de años. Estas estimaciones describen una historia reconstruida a partir de la emisión de radio de la galaxia, no cambios observados a lo largo de una vida humana.
La secuencia general es la siguiente:
- Hace unos 21 millones de años: el extremo más antiguo del intervalo de edades estimadas para las generaciones de chorros observadas.
- Hace unos seis millones de años: el extremo más reciente de ese intervalo estimado.
- Hace unos pocos millones de años: el comienzo aproximado del cuarto y más reciente episodio de actividad.
- 21 de octubre de 2026: fecha de publicación indicada para los resultados en The Astrophysical Journal.
Las cifras abarcan unos 15 millones de años entre los extremos más antiguo y más reciente del intervalo citado. Esto da una idea de la profundidad del registro, aunque los investigadores no han proporcionado un calendario completo de cada reactivación ni de los intervalos de calma entre ellas.
Los astrónomos estiman la edad de las estructuras de radio a partir de sus propiedades físicas y de modelos sobre su evolución. Las partículas energéticas cambian a medida que emiten radiación y se desplazan, lo que deja indicios en la señal de radio. Las edades resultantes son estimaciones, por lo que la secuencia debe entenderse en una escala de millones de años.
Por qué cuatro episodios hacen inusual a esta galaxia
J023721.13-010528.5 añade un cuarto capítulo a un tipo de historia que los astrónomos rara vez han podido reconstruir incluso en tres etapas. Las seis galaxias identificadas anteriormente con tres episodios ofrecían ejemplos de actividad repetida; este objeto amplía esa secuencia observada con una generación más.
La escala de la galaxia hace que ese registro resulte especialmente llamativo. Un año luz es la distancia que recorre la luz en un año, de modo que una extensión de 4,2 millones de años luz significa que la luz tardaría unos 4,2 millones de años en cruzarla. En este caso, el tamaño citado corresponde a la enorme galaxia y a su estructura de radio.
Su forma de S es otro aspecto de la geometría observada. El estudio señala esa forma junto con los múltiples pares de puntos calientes, pero el relato del hallazgo no establece la causa de la curvatura. Explicar la forma y reconstruir los ciclos de actividad son tareas relacionadas que requieren analizar la disposición de las estructuras de radio.
El valor científico reside en que los episodios sucesivos quedaron registrados en torno al mismo motor central. Los investigadores pueden comparar esas generaciones dentro de una sola galaxia, donde comparten la misma galaxia anfitriona y el mismo entorno, en lugar de depender exclusivamente de comparaciones entre objetos distintos.
¿Los chorros se están debilitando o acortando?
Los investigadores plantean que los chorros podrían perder potencia, permanecer activos durante menos tiempo o experimentar ambas cosas en cada episodio sucesivo. Cuatro generaciones ofrecen más oportunidades de examinar esa posibilidad que una galaxia con una sola reactivación visible.
La potencia y la duración describen aspectos distintos. Un chorro menos potente transfiere energía a un ritmo menor. Un episodio más corto transfiere energía durante menos tiempo. Cualquiera de esos cambios puede alterar las estructuras que quedan, mientras que el gas circundante también puede influir en la expansión y el desvanecimiento del chorro.
La propuesta se refiere, por tanto, a cómo podría cambiar la energía que emite el agujero negro a lo largo de episodios repetidos. El hallazgo ofrece a los investigadores un sistema para estudiar ese patrón, con restos más antiguos y estructuras más recientes que pueden comparar.
Aún se desconoce por qué la actividad se detiene y se reanuda repetidamente. El material que llega a la región central alimenta el proceso que impulsa los chorros, por lo que los cambios en ese suministro son relevantes para entender el ciclo. Para determinar qué ocurrió en esta galaxia en particular será necesario estudiar más a fondo sus estructuras de radio y su entorno.
Tres observatorios, un registro compartido
El hallazgo reunió observaciones de instrumentos situados en tres continentes. Distintas observaciones de radio pueden ayudar a los investigadores a examinar tanto características brillantes y compactas como emisiones extendidas mucho más tenues. En una galaxia con varias generaciones de actividad, recuperar esos rastros antiguos es esencial para reconstruir su historia.
Khadekar, el investigador doctoral del IISER Pune que dirigió el estudio, explicó cómo el acceso a los datos de los observatorios respaldó la investigación:
«Muchos radiotelescopios ofrecen libremente sus datos a investigadores de todo el mundo. Esta filosofía colaborativa de los observatorios permite realizar investigaciones más completas y usar los datos con mayor eficiencia: distintos científicos pueden utilizar las mismas observaciones para explorar ideas diferentes», dijo Khadekar.
La combinación de observaciones del GMRT, el Very Large Array y MeerKAT refleja ese enfoque. Una observación de radio recopilada para una investigación también puede contener pruebas útiles para otra, incluidas estructuras tenues cuya importancia se hace evidente al analizarlas junto con otros datos.
Estudios posteriores de galaxias similares podrían ayudar a determinar con qué frecuencia se produce la actividad repetida y si los chorros más recientes suelen ser más débiles o durar menos. Por ahora, J023721.13-010528.5 ofrece un caso excepcional con cuatro generaciones que estudiar y amplía la historia observada de la actividad repetida de los agujeros negros más allá de los ejemplos conocidos hasta ahora.
Puntos clave
- Investigadores del IISER Pune y del NCRA-TIFR identificaron la primera radiogalaxia conocida con pruebas de cuatro episodios distintos de actividad de un agujero negro.
- La galaxia con forma de S J023721.13-010528.5 se extiende unos 4,2 millones de años luz.
- Cuatro pares de puntos calientes trazan distintas generaciones de chorros, con edades estimadas de entre seis millones y 21 millones de años.
- El episodio más reciente parece haber comenzado hace unos pocos millones de años.
- El equipo combinó observaciones del GMRT de India, el Very Large Array de Estados Unidos y el radiotelescopio MeerKAT de Sudáfrica.
- Los investigadores plantean que los chorros sucesivos podrían volverse más débiles o permanecer activos durante menos tiempo. Aún se desconoce la causa de las repetidas interrupciones y reactivaciones.
