Al mes d'agost, la constel·lació de Perseu esdevé l'escenari de la caiguda d'estels fugaços, conseqüència del pas d'un cometa per l'òrbita terrestre en el punt en què el nostre planeta es troba en els dies centrals d'aquest mes. Per sort, en passar el cometa la Terra estava en un altre punt de la seua òrbita. En cas contrari, potser aquest text no estaria sent escrit, o estaria escrivint una altra cosa. Però no he vingut a parlar de cometes, que en realitat no són objectes de l'Univers violent i indomable. Encara que ens poguera semblar que una col·lisió d'un cometa és un fet violent, això en realitat és poca cosa.
Més enllà de Perseu, és a dir, més enllà de les estrelles que en projecció constitueixen la constel·lació, mirem cap a l'espai intergalàctic. A 240 milions d'anys-llum en aquesta direcció trobem un cúmul de galàxies conegut com a cúmul de Perseu. Conté 190 galàxies i, al seu centre, la galàxia gegant NGC 1275. NGC 1275 té un diàmetre d'uns 170.000 anys-llum. La seua rellevància prové del seu nucli, on un forat negre súper-massiu sembla que engul matèria aportada per altres galàxies, atrapades per l'intens camp gravitatori del forat i la galàxia. I, com ja hem vist, la caiguda de matèria sobre el forat negre és una eficient font d'energia.
La galàxia que en l'interval del visible s'anomena NGC 1275, o Perseus A, és coneguda també en la banda de ràdio amb el nom de 3C 84, així com per la seua emissió en raigs X (amb els mateixos noms que en el visible en aquest cas). Els noms que reben les galàxies en les diferents bandes de l'espectre electromagnètic provenen dels catàlegs que les van registrar. Les sigles NGC signifiquen 'New General Catalog', i 3C significa que va ser enregistrada pel tercer catàleg de ràdio-galàxies de Cambridge. Açò no ajuda de cap de les maneres el pobre astrofísic teòric que malda per relacionar uns noms amb els altres i que se n'adona, potser després d'anys, que dos noms que ha sentit tantes vegades corresponen al mateix objecte. És un calaix desastre entranyable, en qualsevol cas.
Tornem al fil, que me'n vaig per on no toca. El telescopi espacial Hubble en va mostrar una situació complexa, amb estructures filamentoses de gas que podrien ser els canals de caiguda cap al monstre central (Figura 1). En ones de ràdio, la situació encara sembla més complicada, amb bombolles d'emissió desconnectades entre elles. Finalment, en raigs X, les bombolles d'emissió en ràdio apareixen com negatius, és a dir, com absències d'emissió (Figura 2). En conjunt, sembla com si la galàxia tinguera períodes intermitents d'activitat en què injectara matèria.
Centrem-nos ara en les bombolles. Per què brillen en ràdio i en raigs X són buides d'emissió? Quan observem radiació X en galàxies i el seu entorn, típicament respon a la presència de gas poc dens i calent, és a dir, gas interestel·lar i intergalàctic. Allà on no s'hi veu, deu ser que alguna cosa l'ha apartat, generant regions 'buides'. Si observem la mateixa galàxia en ràdio, tenim la resposta: partícules i camps magnètics, que produeixen radiació sincrotró han farcit eixes cavitats (Figura 3).
L'origen d'aquestes partícules (electrons i possiblement positrons, la seua antipartícula) i camp magnètic està al nucli de la galàxia: quan el forat negre central és alimentat per gas, genera dolls de plasma format per partícules elementals i camp, que viatgen per la galàxia i generen aqueixes bombolles. I és que els forats negres no engulen tot el que els arriba, sobretot si el camp magnètic ho pot evitar.
El mecanisme de generació de les bombolles és senzill: la injecció de partícules i energia escombra i aparta el gas de la galàxia mitjançant ones de xoc que, en afeblir-se, es converteixen en pertorbacions o ones (soroll inaudible!). L'afebliment de les ones de xoc ocorreria a conseqüència del cessament de l'activitat nuclear a la galàxia. Ho podem entendre, de fet, com explosions d'una durada limitada.
En conclusió, podem associar la presència d'emissió en ràdio a la injecció de partícules des del forat negre que hi ha al nucli de la galàxia.
I, efectivament, n'hi ha evidències que això és així. Si mirem la corba de llum (Figura 4) emissió total en funció del temps) en ràdio de la galàxia des que se'n tenen registres –expressió manllevada als estimats meteoròlegs dels nostres mitjans de comunicació– veiem una evident oscil·lació. Com podem apreciar, hi ha un fort augment de l'emissió que té el seu cim en la segona meitat dels anys 70 del segle XX. Després, l'emissió en ràdio cau, per tornar a créixer cap a 2010. Amb observacions d'alta resolució en ràdio hem aconseguit distingir una fase d'activitat que es va aturar fa mig segle, i una reinjecció en els darrers 20 anys, d'acord amb el que ens indica la corba de llum. En parlarem amb detall a la següent entrada.
Ara, cal fer un aclariment rellevant: no podem relacionar directament l'oscil·lació que observem en la corba de llum amb les bombolles que veiem a gran escala, perquè les escales de temps han de ser ben diferents en els dos casos. A petita escala, veiem reactivacions del nucli amb una periodicitat de dècades (Figura 4), mentre que a gran escala la periodicitat deu ser més gran (milers d'anys?), com es pot deduir de la grandària i la distància entre les bombolles en aquestes escales (Figura 2). Per tant, estaríem parlant de periodes d'activitat de durada llargues i, al mateix temps, dintre d'aquests períodes llargs, en trobaríem de més curts (Figura 4). La fusió de les ejeccions de les fases curtes donaria així lloc a les bombolles observades a gran escala. Tanmateix, això és només una hipòtesi.
El que si demostren aquestes imatges és que allò que ocorre al centre de la galàxia, a escales poc més grans que el nostre Sistema Solar, afecta tot el seu volum i que això ocorre mitjançant les ejeccions de partícules i camps magnètics. Les imatges revelades per Chandra fa uns anys s'han convertit precisament en un paradigma d'eixe procés.
En la propera entrada parlarem del que veiem amb la major resolució possible, la que ens permeten les observacions en ràdio-freqüències, així com de la manera en què s'injecten les partícules i el camp, i de la relació entre escales, des d'un any-llum a desenes de milers d'anys-llum des del nucli galàctic.
