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Un estudio coliderado por el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC) revela dos modos de emisión en radio en cuásares -núcleos extremadamente luminosos y energéticos de galaxias activas lejana- con acreción extrema.
Según informa el instituto, cuando un agujero negro se alimenta de materia, puede llegar a convertirse en uno de los objetos más brillantes del universo.
En algunos casos extremos, ese crecimiento es tan intenso que desafía los límites teóricos que deberían frenar la caída de material hacia él.
Estos sistemas, conocidos como cuásares superacretores, son agujeros negros en el centro de galaxias que crecen a gran velocidad y emiten cantidades colosales de energía.
Esta investigación aborda una cuestión clave: la relación entre la acreción extrema de materia sobre un agujero negro y la producción de emisión en radio, tradicionalmente asociada a chorros relativistas o jets.
El estudio, publicado en 'Astronomy & Astrophysics', revela un resultado doble: por una parte, muestra que los cuásares superacretores sí pueden generar chorros relativistas potentes y bien desarrollados, lo que cuestiona la idea, sostenida durante décadas, de que este crecimiento extremo impedía su formación.
Ilustración de Doble Cuásares en Galaxias en Fusión
Por otra, evidencia que muchos de estos objetos no están dominados por dichos chorros: "En esos casos, su emisión en radio se explica, en gran medida, por la intensa formación de estrellas en la galaxia que los alberga", señala Marie-Lou Gendron-Marsolais, investigadora de la Université Laval (Canadá), que inició este estudio durante su etapa en el IAA-CSIC.
El límite del equilibrio
Según los investigadores, cuando la materia cae hacia un agujero negro, se calienta intensamente y emite una enorme cantidad de energía. No obstante, esa misma radiación empuja hacia fuera el gas que intenta seguir cayendo.
El llamado límite de Eddington marca ese equilibrio: el punto en el que la luz debería ser lo suficientemente intensa como para frenar la entrada de más materia.
Durante décadas se pensó que este límite actuaba como una barrera difícil de superar. Sin embargo, hoy se sabe que algunos agujeros negros pueden sobrepasarlo en ciertas fases de su evolución.
Cuando esto ocurre en el centro de una galaxia, da lugar a un cuásar -uno de los objetos más brillantes del universo-. En los casos más extremos, conocidos como cuásares superacretores, el sistema supera ese límite y el agujero negro crece con gran eficiencia y rapidez al alimentarse de grandes cantidades de materia.
"Comprender cómo funcionan estos fenómenos permite entender mejor cómo se formaron los agujeros negros supermasivos poco después del Big Bang y cómo influyen en la evolución de sus galaxias anfitrionas", explica Paola Marziani, investigadora del IAA-CSIC y del INAF (Italia) y segunda autora del trabajo.
Dos formas de emisión en radio
El trabajo demuestra que los cuásares con acreción extrema pueden presentar dos modos distintos de emisión en radio, que no son excluyentes. Por un lado, algunos acretores super-Eddington son capaces de producir chorros relativistas bien desarrollados, lo que confirma que la superacreción no impide necesariamente la formación de jets.
"Esto es relevante porque durante mucho tiempo se pensó que los cuásares que crecen cerca o por encima del límite de Eddington no eran capaces de producir chorros potentes y estables", señala Marie-Lou Gendron-Marsolais.
Por otro lado, el estudio muestra que, en muchos casos, la emisión en radio está dominada por procesos ligados a la intensa formación estelar en la galaxia anfitriona. En estos sistemas, la energía detectada en radio no procede directamente del entorno del agujero negro, sino del nacimiento de nuevas estrellas.
Según Marziani, esto sugiere que el crecimiento acelerado del agujero negro puede ir de la mano de auténticas 'cunas' de nacimiento estelar, y que ambos procesos pueden coexistir e incluso estar relacionados. De este modo, el trabajo pone de relieve que la galaxia anfitriona no es un mero escenario, sino un elemento clave en la interpretación de estos sistemas.
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