Hace un año, la NASA y la agencia espacial italiana enviaron al espacio el Explorador de Polarimetría de Rayos X (IXPE), capaz de medir la polarización de los rayos X de los objetos más extremos y misteriosos del "universo violento", como los agujeros negros o las supernovas.

Hoy 23 de noviembre, la revista Nature publica las primeras mediciones de este observatorio espacial y los hallazgos pueden ayudarnos a comprender cómo son y cómo se originan los procesos de emisión de alta energía de los agujeros negros.

Los resultados del estudio se basan en la observación del blázar Markarian 501, una galaxia activa asociada a un agujero negro supermasivo.

Los blázares, que se encuentran entre los fenómenos más violentos del universo, son fuentes de energía muy compactas y variables que están rodeados de un disco de gas y polvo del que se desprenden potentes chorros de materia que emergen a altísima velocidad.

Parte de la luz de los blázares está producida por partículas de alta energía pero cómo o por qué se aceleran hasta alcanzar energías tan altas es toda una incógnita.

Medir los rayos X de los blázares podría ayudar a responder a esta pregunta, pero hasta el lanzamiento del IXPE no había ningún instrumento que pudiera hacer esas mediciones.

El artículo que hoy publica Nature, realizado por un equipo internacional de científicos liderado por el astrónomo del Centro Finlandés para Astronomía con el Observatorio Europeo Austral, Yannis Liodakis, ha usado las observaciones del IXPE para intentar explicar el suceso.

Gracias a sus tres telescopios especiales de última generación con detectores sensibles a la polarización (una propiedad de la luz que da pistas sobre el entorno en el que se origina), el IXPE captó la intensidad media y la dirección del campo eléctrico de la luz en rayos X del blázar Markarian 501.

Al mismo tiempo, usaron telescopios en tierra con capacidad de detectar la radiación polarizada para recopilar información sobre el objeto en una amplia gama de longitudes de onda, incluyendo microondas, luz visible y rayos X.

De hecho, las observaciones realizadas por el equipo del Instituto español de Astrofísica de Andalucía (IAA) en el radiotelescopio milimétrico de 30 metros del Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM), en el telescopio óptico del Observatorio español de Sierra Nevada (ambos en Granada), y en el telescopio español de Calar Alto (en Almería), fueron esenciales para interpretar los datos de IXPE.

El uso de diferentes medidas de polarización ha sido clave en este estudio: "Agregar polarización de rayos X a nuestro arsenal de polarización visible, infrarroja y milimétrica, cambia las reglas de juego", afirma Alan Marscher, astrónomo de la Universidad de Boston que coordina el estudio de agujeros negros gigantes con IXPE.

Tras comparar todos estos datos con modelos teóricos, el equipo sugiere que el origen de la aceleración de las partículas en los blázares son las ondas de choque (las ondas de choque se generan cuando una onda de presión se mueve más rápido que la velocidad del sonido del material circundante, como cuando un avión supersónico atraviesa la atmósfera terrestre).

"Aunque hace décadas que las ondas de choque se han considerado uno de los escenarios viables para favorecer la aceleración de partículas en los chorros relativistas, siempre ha habido otros escenarios igualmente posibles que podían explicar el mismo fenómeno", apunta Iván Agudo, coordinador del grupo del IAA-CSIC que participa en el estudio–.

"La novedad y la relevancia de este resultado reside en que las nuevas observaciones de rayos X con sensibilidad a la polarización, combinadas con nuestras observaciones desde tierra, solo favorecen el mecanismo de aceleración de partículas en ondas de choque", concluye.

En un artículo adjunto de News & Views, la astrofísica de la Universidad de Yale (Estados Unidos) Lea Marcotulli describe estos resultados como "un punto de inflexión" en la comprensión de los blázares.

"La polarimetría de rayos X nos permitirá estudiar varios de estos chorros para entender si estos choques son comunes a todas las fuentes", asegura.