En l'entrada anterior vam deixar oberta una pregunta: com és que pensem que els dolls de 3C 84 o totes les altres galàxies actives es generen en l'entorn dels forats negres si se suposa que aquests ho engulen tot, fins i tot la llum?
Hem explicat que les galàxies actives generen la radiació que observem en el procés de caiguda de matèria cap als forats negres que hi ha als seus nuclis. Segurament, l'aportació d'aquest gas prové de col·lisions galàctiques. N'hi ha dues opcions, o potser totes dues alhora: La galàxia més massiva 'furta' gas de la segona, o la interacció desestabilitza el gas de la primera, que perd energia i cau cap al nucli galàctic.
Sabem també que les galàxies tenen camps magnètics. Com els imants. El gas i el camp van de la maneta en aquest context: on va la corda, va el poal. Així doncs, sembla que quan el gas s'apropa al nucli, arrossega amb ell el camp. Com més s'apropa el conjunt al nucli, més compacte es fan el gas i el camp. Això fa augmentar la intensitat del camp magnètic. El procés és realment molt més complicat, i realment encara no tenim clares un parell de coses fonamentals: quins són els processos exactes que fan caure el gas i com arrossega el camp? En qualsevol cas, tant fa si ho entenem o no, el gas arriba al nucli, i això sembla clar.
El següent pas és que el gas, distribuït en forma de disc, perd energia i acaba caient en les urpes del forat. Això ja ho sabíem, ho hem explicat. La part important ara és que el gas arrossega el camp magnètic amb ell. Matemàticament, modelitzem el camp magnètic com un seguit de línies, com si foren cordes (de fet, n'hi ha una certa semblança en el comportament). Les línies ixen del disc en direcció perpendicular, cap a fora, i en arribar al forat, s'hi ancoren. Ara ve el següent ingredient de la recepta: el forat negre gira sobre sí mateix. Les línies, ancorades i amb una tendència cap a la verticalitat, són forçades, retorçudes.
La seua resistència a ser forçades obliga el forat negre a invertir-hi energia. És precisament aquesta energia que extreu el camp magnètic de la rotació del forat negre la responsable de generar el doll. El camp magnètic enrotllat 'empeny' cap a fora. Per altra banda, les altes energies de la radiació en la regió permeten que la col·lisió de dos fotons (partícules de llum) puguen generar parells de partícula-anti-partícula (electró-positró). D'això n'haurem de parlar, sí. Però un altre dia, que ara estem amb açò altre. Aquests parells de partícula i anti-partícula constitueixen la primera contribució de matèria a un doll que, d'altra manera, seria inicialment només un flux de camp magnètic.
Tot això que he escrit fins ara sembla que ho haja escrit molt convençut, però la cosa ni està tan clara, ni és del tot evident. Sabem que el mecanisme pot funcionar i que segurament funciona en molts casos. Però, també en 3C 84? N'hi ha una altra opció, que consistiria a extreure matèria al llarg de les línies de camp magnètic que travessen el disc. Aquestes línies també s'enrotllarien per la rotació del gas, i es tombarien a mesura que aquest cau cap al forat i arrossega el camp a la regió del disc. Com que el material del disc cau més ràpid i la part que queda fora del disc ho fa més lentament, les línies acaben tombant cap a fora (veure la figura).
Aquest doll seria més lent i estaria format per protons i electrons. Separats, perquè les temperatures són suficientment altes com per a que els àtoms d'hidrogen estiguen ionitzats.
En el cas de 3C 84 veiem dos filaments brillants al llarg del que suposem és la seua superfície. Es tracta d'una estructura buida, generada des del disc? Atesa la intensa interacció amb el medi a l'extrem dels filaments, això sembla poc probable. O potser a l'interior dels filaments n'hi ha una component més ràpida, generada en l'entorn de forat negre, que no veiem degut al reforçament Doppler?
Reforçament Doppler? Ara. Les partícules responsables de l'emissió de radiació no l'emeten de manera isòtropa si es propaguen a velocitats properes a la de la llum. En aquest cas emeten pràcticament tota la radiació en la direcció de propagació. Per tant, si no es propaguen prop de la direcció al observador (nosaltres) pot ben ocòrrer que no les veiem. Tanmateix, hi estan. Per això, pot ser tant que el doll de 3C 84 estiguera ple de partícules que emeten pràcticament tota la seua radiació (fins el límit dels nostres detectors) en la direcció de propagació, que no és la nostra. L'alternativa (que el doll estiga buit) sembla menys probable.
En resum, encara que no tenim completament clar quin és el procés dominant, o si ocorren tots dos al mateix temps, sabem que és possible extraure energia d'un forat negre. Per tant, no tot el que s'apropa a un forat n'acaba dins. Ens resten alguns detalls per entendre, però podem dir del cert que els dolls es formen en aquestes regions properes a l'abisme. Curiosament, els més potents d'aquests travessen distàncies enormes. Quina diferència, d'acabar dins del forat per sempre més a ser llençat des del nucli de la galàxia fins més enllà dels seus límits!
Ara que ja tenim clara l'estructura a gran escala de la radio-galàxia 3C 84, podem fer servir la interferometria de llarga base per tal d'assolir resolucions observacionals sorprenents i apropar-nos al que ocorre al seu nucli central.
Recordem que la interferometria de llarga base és una tècnica observacional en ràdio-freqüències que implica antenes separades per distàncies enormes. Combinant-ne el senyal rebut d'un mateix objecte, aquesta tècnica ens permet obtenir-ne una imatge que s'aproparia al que observaríem si tinguérem un telescopi tan gran com la distància que separa les antenes més allunyades. En conseqüència, si separem les antenes a distàncies inter-continentals seria com si tinguérem una antena de la grandària del planeta. Les imatges que mostrem en aquesta entrada estan més enllà de la resolució abastable per qualsevol telescopi òptic.
En l'entrada anterior vam veure com l'emissió en ràdio sembla oscil·lar periòdicament. La corba de llum (veure Figura 4 de l'entrada anterior) mostrava un increment notable de la lluminositat iniciat en la dècada dels anys 50 o principis dels 60, i una altra en la dècada dels 2000. En tots dos casos, l'increment va anar associat a l'ejecció de matèria i camps magnètics des de l'entorn del forat negre.
Posem-li doncs llum a la foscor, com diuen als programes de crims. Si mirem una imatge en ràdio de l'any 1995, obtinguda amb el dispositiu VLBA (Very Large Baseline Array, Figura 2), de l'observatori radio-astronòmic nacional (NRAO), veiem que l'ejecció dels anys 50-60 ha evolucionat. S'ha unflat i ha generat una bombolla d'emissió en ràdio que es troba a uns 30-40 anys-llum del forat negre. Per tant la velocitat estimada de propagació ha estat d'entorn el 50% de la velocitat de la llum.
I què hi ha de la fase d'activitat iniciada fa deu anys? Necessitem més resolució, ens cal una antena més gran. Però si ja tenim antenes tan grans com el nostre planeta i no és suficient, com ho fem, això? Ben senzill, posem un radio-telescopi en òrbita! Combinant les antenes terrestres amb el radio-telescopi espacial rus Radioastron (Figura 1), ens apropem a tocar de la boca de l'avern.
Allà dins hi trobem una imatge curiosa (Figura 3), potser inquietant. No es tracta del mateix Perseu amb el cap de Medusa a la mà, però ens deixa de pedra. Si més no, a servidor. La darrera ejecció s'ha propagat poc menys d'una desena d'anys llum des de la seua formació al voltant del forat negre central. Som, per tant, testimonis directes de l'ejecció d'una quantitat enorme d'energia que escombrarà les regions internes de la galàxia com un tsunami. L'energia injectada és l'equivalent a convertir la massa del nostre planeta en energia (E0=m c2) cada huit minuts.
La velocitat amb què avança el cap de l'ejecció per la regió és d'un 20 a un 30% de la velocitat de la llum. Recordem que es propaga per una part central de la galàxia ja devastada per l'ejecció anterior. Per les ejeccions anteriors que han travessat la galàxia. Segons la interpretació que hem fet d'aquests mapes, sembla que en el moment de l'observació, el cap del doll més recent està impactant amb un núvol de gas, el que fa augmentar la brillantor en la zona d'impacte.
Els núvols de gas en el medi interestel·lar són els llocs on es poden formar estrelles noves. En aquest cas, però, la col·lisió escalfa i expandeix el gas que el conforma, segurament evitant qualsevol opció que s'hi formen estrelles. Vet ací per tant, possiblement, un exemple de l'impacte de l'activitat galàctica. No puc evitar pensar en quantes estrelles, quants planetes, han deixat de formar-se en tot l'Univers per l'impacte d'aquests dolls. I en quants s'ha frustrat l'evolució de vida en la seua superfície degut a la radiació d'alta energia que emeten.
Com veiem, la ràdiogalàxia 3C 84, també coneguda com NGC 1275, representa un objecte molt interessant per estudiar la recurrència de l'activitat galàctica (quins són els processos que fan arribar gas al nucli o de què depèn la periodicitat de les aportacions, per exemple), i el seu paper en l'evolució de les galàxies!
Segur que ara mateix la meitat dels lectors i lectores es pregunten com és possible que s'ejecte res des de l'entorn d'un forat negre, si sempre ens han explicat que res no escapa de la seua atracció fatal. Tanmateix... deixem això, així com la peculiar estructura del doll per a la propera.
Per acabar, sí que m'agradaria destacar el fet que la combinació de telescopis que ens ha permés obtenir aquestes espectaculars imatges impliquen una col·laboració internacional entre científics d'orígens ben diversos, també de països en conflicte entre ells. Els lligams personals i professionals que ens ofereix l'activitat científica i l'avenç en el coneixement humà han d'estar i estan per damunt dels interessos dels estats. Malauradament, darrerament patim dificultats imposades per alguns estats i entitats europees en la nostra col·laboració amb col·legues russos que res tenen a veure amb les accions empreses pel seu govern, i que en molts casos també pateixen.
