Los científicos encuentran a un objeto de comportamiento complejo que escapa a la clasificación establecida

¿Qué son los blázares?

Los blázares son galaxias activas que emiten estrechos chorros de materia ionizada desde sus centros, dirigidos hacia la Tierra. Dependiendo de las propiedades de la radiación electromagnética emitida por los chorros, los astrónomos dividen estos objetos en diferentes clases claramente definidas. Sin embargo, con el blazar BL Lacertae, ubicado al fondo de la constelación del Lagarto, la situación no es tan sencilla.

Una vez más, el cosmos distante ha sorprendido a los investigadores. Hasta ahora, parecía que los blázares (galaxias activas que emiten chorros de materia hacia nosotros) podían dividirse en grupos bastante distintos según la radiación electromagnética que generan. Esta situación, hasta entonces evidente, se ha vuelto muy compleja.

En la revista Astronomy & Astrophysics, un equipo polaco-alemán de científicos del Instituto de Física Nuclear de la Academia Polaca de Ciencias (IFJ PAN) en Cracovia y la Universidad de Heidelberg (HU) informan sobre observaciones recientes de un blazar que, por razones desconocidas, escapa a la clasificación actual.

El objeto ahora conocido como BL Lacertae fue descubierto en 1929 en el fondo de la constelación de Lacerta (Lagarto). Inicialmente, los astrónomos lo consideraron una de las muchas estrellas variables de nuestra galaxia. Sin embargo, observaciones posteriores condujeron a un descubrimiento sorprendente: lo que parecía una estrella, en realidad, parecía estar a una distancia de hasta 900 millones de años luz, por lo que ciertamente no podía ser una estrella.

De los cientos de miles de millones de galaxias visibles en el universo observable, algunas son galaxias activas. Se trata de galaxias cuyos núcleos emiten grandes cantidades de radiación electromagnética, presumiblemente como resultado de los complejos procesos que ocurren cuando la materia cae en el agujero negro supermasivo central.

En algunas galaxias, los estrechos chorros de materia ionizada expulsados desde cerca de los polos del agujero negro a distancias gigantescas, que en casos extremos incluso superan el millón de años luz, constituyen una señal espectacular de actividad. Si el chorro se dirige hacia la Tierra, los astrónomos denominan blázar a la galaxia que lo produce. BL Lacertae resultó ser precisamente uno de esos objetos.

Los blazares son interesantes por muchas razones, entre ellas, porque la orientación de los chorros y las enormes velocidades de sus partículas, cercanas a la de la luz, provocan diversos efectos descritos por la teoría de la relatividad. La emisión de los blazares se observa en diversas longitudes de onda electromagnéticas, desde la radio hasta los rayos gamma de muy alta energía, explica la Dra. Alicja Wierzcholska (IFJ PAN).

Nos centramos en el análisis de la energía de la radiación electromagnética emitida por uno de los blazares más antiguos descubiertos: BL Lacertae. ¿Por qué nos centramos en este en particular? Por su actividad en los últimos años y algunas características interesantes de la radiación que emite, que ya habíamos observado en sesiones de observación anteriores.

Las observaciones reportadas tuvieron lugar entre 2020 y 2023. Se realizaron en órbita alrededor de la Tierra con instrumentos del satélite estadounidense Neil Gehrels Swift Observatory; solo en el rango de rayos X duros se complementaron con datos del telescopio espacial NuSTAR.

Además del rango de rayos X, que fue de mayor interés para los investigadores polaco-alemanes, también se registraron las regiones óptica y ultravioleta del espectro. Esto se debe a que la radiación electromagnética producida por los blazares se extiende desde el rango de radio, pasando por las regiones óptica, ultravioleta y de rayos X, hasta la radiación gamma de las energías más altas.

Clasificación de los blázares

Los blazares se subdividen en radiocuásares de espectro plano y objetos BL Lacertae (BL Lacs), que se caracterizan por líneas de emisión más débiles y cuyo nombre deriva precisamente del blazar BL Lacertae. Dentro de los BL Lacs, es posible una división adicional. De hecho, los diagramas que muestran el espectro energético completo de los blazares se asemejan a conos volcánicos: presentan dos picos separados por una depresión arqueada.

Si el "volcán" espectral se desplaza hacia el lado de alta energía, el objeto BL Lacertae se clasifica como HBL (BL Lac con pico de alta frecuencia), si se desplaza hacia el lado de baja energía, como LBL (BL Lac con pico de baja frecuencia), mientras que los objetos con un desplazamiento intermedio se denominan IBL (BL Lacs intermedios).

Los objetos BL Lacertae se prestan inequívocamente a ser asignados a un tipo específico. Hasta ahora, el blazar BL Lacertae se ha considerado un representante de la clase intermedia, el IBL. Por lo tanto, nos sorprendió bastante observar que, en el rango de rayos X, en algunas fases del período de observación parecía un HBL, en otras un LBL y, en otros momentos, daba la impresión, de forma discreta, de un objeto de tipo IBL. Por si fuera poco, estos cambios se produjeron con gran rapidez. Se trata de un comportamiento inusual, cuya base física aún desconocemos, afirma la Dra. Wierzcholska, y destaca que hubo más sorpresas: la actividad de rayos X registrada del blazar resultó ser un récord en toda la historia de sus observaciones.

Actualmente se asume que fenómenos físicos separados, que involucran diferentes poblaciones de partículas en el chorro, son responsables de la existencia de los dos picos en los espectros de los blazares. Muchos astrofísicos coinciden en que el pico de baja energía está relacionado con los electrones y la radiación sincrotrón que emiten.

No existe consenso sobre el segundo pico. Quizás también sea consecuencia del comportamiento de los electrones. Por ejemplo, sus colisiones con fotones de baja energía, lo que resultaría en un aumento de la energía de los fotones (esto se conoce como dispersión Compton inversa).

Sin embargo, también se han propuesto otras hipótesis, por ejemplo, las relacionadas con los hadrones (es decir, cúmulos de quarks como protones o neutrones). Pero para explicar el comportamiento del blazar BL Lacertae , sería necesario señalar algo más: no solo los procesos físicos responsables de la formación de los dos picos, sino sobre todo, el mecanismo responsable de su rápida conmutación. Podríamos aventurarnos a decir que, antes de que esto ocurra, muchos astrofísicos teóricos pasarán muchas noches en vela.

Referencia

Alicja Wierzcholska et al, Exceptional X-ray activity in BL Lacertae, Astronomy & Astrophysics (2024). DOI: 10.1051/0004-6361/202451349