L’equip dirigit per Ivan Martí detecta un fenomen que aporta dades a l’estudi de l’origen de la radiació més energètica de l’univers

Un equip de l’Observatori Astronòmic de la Universitat de València (UV), dirigit per l’astrònom Ivan Martí-Vidal, ha aconseguit d’observar el forat negre de la galàxia activa PKS1830-211 exactament durant el succés energètic de raigs gamma més violent registrat en aquella font. Els científics han descobert canvis ‘molt ràpids’ en l’estructura dels seus camps magnètics, que confirmen les prediccions dels principals models de producció de raigs gamma en forats negres. El fenomen, observat mitjançant el telescopi ALMA, aporta noves dades a l’estudi sobre l’origen de la radiació més energètica de l’Univers.

Segons ha informat la institució acadèmica en un comunicat, alguns dels forats negres més massius i llunyans de l’Univers emeten una ingent quantitat de radiació extraordinàriament energètica –els raigs gamma–. Aquest tipus de radiació es produeix, per exemple, quan la massa es converteix en energia durant les reaccions de fissió que fan funcionar als reactors nuclears en la Terra.

Però, en el cas dels forats negres, la radiació gamma és encara més energètica que l’obtinguda en els reactors nuclears i es produeix mitjançant processos molt diferents: allà els raigs gamma naixen a partir de ‘xocs’ de raigs de llum contra partícules enormement energètiques que es produeixen en la rodalia dels forats negres mitjançant mecanismes encara desconeguts.

Com a resultat d’aquests xocs entre la llum i la matèria, les partícules energètiques transmeten quasi tot el seu ímpetu als raigs de llum i els converteixen en els raigs gamma que acaben arribant a la Terra.

La comunitat científica astronòmica creu que aquests xocs es produeixen en regions travessades per potents camps magnètics sotmesos a processos molt variables, com ara turbulències i reconnexions magnètiques -camps magnètics que fusionen alliberant una quantitat sorprenent d’energia- que podrien estar ocorrent en els dolls de matèria expel·lida pels forats negres.

Però sondejar aquests camps magnètics tan llunyans a la Terra -alguns d’aquests forats es troben a milers de milions d’anys llum- requereix instruments d’observació especialment sensibles i de ‘bastant encert’ per a topar amb el ‘moment exacte’ en què es produeix l’emissió d’alta energia.

Això és, precisament, el que ha aconseguit l’equip d’investigació que dirigeix l’astrònom d’Alfarrasí, investigador CIDEGENT de la Generalitat Valenciana a l’Observatori Astronòmic i al Departament d’Astronomia de la Universitat de València, i autor principal d’aquest treball.

Ací és on exerceix un important paper el telescopi ALMA (Atacama Large Milimeter Array), el més sensible i precís del món a les longituds d’ona mil·limètriques, que aporten informació sobre els camps magnètics molt llunyans on es troben les partícules d’energia expulsades pels forats negres.

En un article recentment publicat per la revista Astronomy & Astrophysics, els científics reporten observacions del forat negre anomenat PKS1830-211, situat a més de deu mil milions d’anys llum de la Terra. Aquestes observacions demostren que els camps magnètics a la regió on es troben les partícules més energètiques del doll expel·lit per aquest forat negre van estar canviant notablement d’estructura en un interval de temps de només uns pocs minuts.

Regions ‘molt menudes i turbulentes’

‘Això implica que els processos magnètics s’originen en regions molt menudes i turbulentes, just com prediuen els principals models de producció de raigs gamma en forats negres, que relacionen les turbulències amb la radiació gamma’, explica Ivan Martí-Vidal.

‘D’altra banda, els canvis que hem detectat van tindre lloc durant l’episodi d’emissió de raigs gamma, la qual cosa ens permet, a més, relacionar-los amb l’emissió d’alta energia. Tot això ens acosta una mica més a la comprensió de l’origen de la radiació més energètica de l’Univers’, afig.

Interferometria i algorismes nous

Per a analitzar aquestes dades, l’equip ha utilitzat una avançada tècnica d’anàlisi que permet d’obtenir informació de fonts ràpidament canviants a partir de dades interferomètriques, com els que obté ALMA. ‘La interferometria ens permet poder observar l’Univers amb un nivell de detall sense comparació; de fet, és la tècnica en què es basa també l’Event Horizon Telescope (EHT), que fa poc va obtenir la primera imatge d’un forat negre’, assenyala Martí-Vidal.

‘Una part del nostre projecte CIDEGENT està dedicada, de fet, a desenvolupar algorismes com el que hem usat en aquestes observacions d’ALMA, però aplicables a dades molt més complexes com els de l’EHT, la qual cosa ens permetria de reconstruir, en un futur no molt llunyà, “pel·lícules” de forats negres, en compte de simples imatges’, comenta l’astrònom de la UV.

Alejandro Mus, investigador predoctoral CIDEGENT en el Departament d’Astronomia de la UV i un altre dels signants de l’article, desenvolupa la seua tesi doctoral en aquest camp. ‘Dins del projecte EHT hi ha molts experts de diverses institucions treballant contrarellotge sobre aquest tema’, afirma Mus. ‘De moment, l’algorisme que hem desenvolupat funciona amb les dades d’ALMA i ja ha permés d’obtenir informació clau sobre com canvien els camps magnètics associats a PKS1830-211 a escales d’unes poques desenes de minuts. Esperem poder aportar en poc de temps noves dades a l’EHT mitjançant algorismes més sofisticats en els quals treballem’, conclou.

En l’estudi, han col·laborat amb la Universitat de València investigadors del Department of Space, Earth and Environment, Chalmers University of Technology, Onsala Space Observatory (Suècia), Institute for Astrophysical Research, Boston University (USA) i Instituto de Astrofísica de Andalucía, CSIC (Espanya).