Cambios fundamentales en la relación entre luz ultravioleta y rayos X en cuásares
Un estudio revela que la relación entre la luz ultravioleta y los rayos X en cuásares ha cambiado a lo largo de miles de millones de años, sugiriendo que la estructura alrededor de los agujeros negros supermasivos evoluciona con el tiempo.
28/12/2025 | 04:19Redacción Cadena 3
FOTO: Cambios en la luz de cuásares
Un grupo internacional de astrónomos descubrió evidencias que sugieren que el material que rodea a los agujeros negros supermasivos no ha permanecido constante a lo largo de la historia del universo. Este hallazgo indica que la estructura y el comportamiento de esta materia podrían haber cambiado durante miles de millones de años.
Dirigido por investigadores del Observatorio Nacional de Atenas, el estudio fue publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society. Si se confirma, los resultados desafiarían una idea fundamental en astronomía que ha guiado la investigación durante casi 50 años.
¿Qué hace que los cuásares sean tan brillantes?
Los cuásares, identificados por primera vez en la década de 1960, se encuentran entre los objetos más luminosos conocidos. Brillan intensamente porque son alimentados por agujeros negros supermasivos que atraen materia circundante. A medida que este material se desplaza hacia adentro bajo una gravedad inmensa, forma una estructura en forma de disco que gira antes de caer en el agujero negro.
La fricción dentro de este disco calienta la materia a temperaturas extremas. Como resultado, puede emitir entre 100 y 1,000 veces más luz que una galaxia entera compuesta por aproximadamente 100 mil millones de estrellas. Esta luminosidad abrumadora permite que los cuásares superen a sus galaxias anfitrionas y sean visibles para telescopios a través de vastas distancias cósmicas.
De la luz ultravioleta a potentes rayos X
El disco brillante alrededor de un agujero negro produce enormes cantidades de luz ultravioleta. Los científicos creen que esta luz juega un papel clave en la generación de los rayos X, aún más energéticos, emitidos por los cuásares. A medida que los rayos ultravioleta viajan hacia afuera, atraviesan nubes de partículas altamente energizadas ubicadas muy cerca del agujero negro, una región conocida como la "corona".
Cuando la luz ultravioleta interactúa con estas partículas, gana energía y se transforma en radiación X intensa. Estos rayos X pueden ser detectados por observatorios espaciales.
Una relación cósmica de larga data en cuestión
Debido a que ambos tipos de luz se originan cerca del mismo agujero negro, los astrónomos han sabido durante mucho tiempo que las emisiones de luz ultravioleta y rayos X de los cuásares están estrechamente vinculadas. Típicamente, una luz ultravioleta más brillante se asocia con una mayor emisión de rayos X. Esta relación, identificada hace casi cinco décadas, ha ofrecido pistas críticas sobre las condiciones físicas cerca de los agujeros negros supermasivos.
El nuevo estudio desafía la suposición de que esta conexión es universal. Esa suposición sugiere que la estructura de la materia alrededor de los agujeros negros es esencialmente la misma en todas partes y en todo momento en el universo.
En cambio, los investigadores encontraron que cuando el universo era más joven (hace aproximadamente la mitad de su edad actual), la relación entre la luz ultravioleta y los rayos X se veía notablemente diferente de lo que los astrónomos observan en los cuásares cercanos hoy en día. Esto apunta a cambios en cómo el disco de acreción y la corona interactúan a lo largo de aproximadamente los últimos 6.5 mil millones de años.
"Confirmar una relación no universal entre rayos X y ultravioleta con el tiempo cósmico es bastante sorprendente y desafía nuestra comprensión de cómo crecen y emiten radiación los agujeros negros supermasivos", afirmó el Dr. Antonis Georgakakis, uno de los autores del estudio.
"Probamos el resultado utilizando diferentes enfoques, pero parece ser persistente".
Cómo hicieron los investigadores el descubrimiento
Para llegar a sus conclusiones, el equipo combinó nuevas observaciones de rayos X del telescopio eROSITA con datos de archivo del observatorio de rayos X XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea. Juntas, estas bases de datos permitieron a los científicos analizar las emisiones de rayos X y ultravioleta de una muestra excepcionalmente grande de cuásares.
La amplia y consistente cobertura del cielo proporcionada por eROSITA resultó especialmente importante. Permitió al equipo examinar poblaciones de cuásares a una escala que no era posible antes.
Por qué los hallazgos son importantes para la cosmología
La idea de que la relación entre ultravioleta y rayos X en los cuásares es universal subyace en algunos métodos que utilizan cuásares como "candela estándar" para mapear la forma del universo y estudiar la materia oscura y la energía oscura. Los nuevos resultados sugieren que los científicos deben ser cautelosos, ya que la suposición de un entorno de agujero negro inmutable a lo largo del tiempo cósmico puede no ser válida.
"El avance clave aquí es metodológico", dijo la investigadora postdoctoral Maria Chira del Observatorio Nacional de Atenas, quien lideró el estudio.
"La encuesta eROSITA es vasta pero relativamente superficial; muchos cuásares son detectados con solo unos pocos fotones de rayos X. Al combinar estos datos en un robusto marco estadístico bayesiano, pudimos descubrir tendencias sutiles que de otro modo habrían permanecido ocultas".
Qué viene a continuación
Los próximos escaneos de todo el cielo de eROSITA permitirán a los astrónomos observar cuásares aún más tenues y distantes. Al combinar estas futuras observaciones con encuestas de rayos X de próxima generación y de múltiples longitudes de onda, los investigadores esperan determinar si los cambios observados reflejan una evolución física real o están influenciados por la forma en que se recopilaron los datos.
Estos esfuerzos prometen una comprensión más profunda de cómo los agujeros negros supermasivos alimentan los objetos más brillantes del universo y cómo su comportamiento ha cambiado a lo largo del tiempo cósmico.
