Blazar: cuásar con agujero negro y chorro relativista hacia la Tierra

Blazar: cuásar con agujero negro supermasivo y chorro relativista dirigido a la Tierra; descubre su energía extrema, jets superlumínicos y su papel en galaxias activas (AGN)

Un blazar es un tipo extremo de cuásar (o, más generalmente, un núcleo galáctico activo muy compacto y radio‑brillante) cuya radiación está dominada por un chorro relativista que, por alineamiento, apunta en dirección hacia la Tierra. Se supone que estos objetos tienen un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia elíptica gigante y activa. Los blazares están entre los fenómenos más energéticos del universo y constituyen un tema central en la astronomía de altas energías.

Los blazares forman parte de la familia de las galaxias con núcleos galácticos activos (AGN). Un AGN es una región central de una galaxia cuya luminosidad es mucho mayor de lo normal en alguna o en todas las bandas del espectro electromagnético, debido a la acreción de materia sobre un agujero negro supermasivo y, en los objetos radio‑fuertes, a la presencia de chorros relativistas.

El término "blazar" fue acuñado en 1978 por el astrónomo Edward Spiegel para agrupar objetos con propiedades extremas. La característica definitoria es que el chorro relativista está orientado en la dirección general de la Tierra, de modo que vemos la emisión fuertemente amplificada por efectos relativistas (efecto Doppler). Observamos el chorro "de frente" o casi, lo que provoca:

• Brillo muy alto y dominancia de la emisión no térmica en muchas bandas.
• Variabilidad rápida, desde minutos a años, tanto en óptico como en rayos X y gamma.
• Polarización elevada de la luz en radio y óptico, indicativa de emisión sincrotrón ordenada.
• Movimientos aparente superlumínicos en imágenes VLBI de los primeros parsecs del chorro, fenómeno resultado de la combinación de velocidad cercana a la de la luz y orientación cercana a la línea de visión.

Tipos principales

Dentro de la categoría blazar se distinguen dos clases observationales:

• BL Lacertae (BL Lac): espectros ópticos con líneas de emisión débiles o ausentes; la emisión está dominada por el componente no térmico del chorro.
• Quásares de espectro plano (FSRQ, Flat Spectrum Radio Quasars): muestran líneas de emisión prominentes y, en general, mayor potencia bolométrica que los BL Lac.

Mecanismos de emisión

El espectro de los blazares suele presentar dos "picos" bien diferenciados en la distribución energía‑frecuencia (SED):

• Un pico a bajas energías (radio a rayos X) producido por sincrotrón de electrones relativistas en campos magnéticos.
• Un pico a altas energías (rayos X duros a gamma) atribuido generalmente a procesos de dispersión inversa de Compton (electrones que amplifican fotones de baja energía) en modelos leptónicos, aunque también existen modelos hadrónicos que implican protones relativistas y producción de neutrinos y rayos gamma.

Importancia astrofísica y multimensajero

Los blazares son laboratorios naturales para estudiar física relativista, aceleración de partículas a energías extremas y procesos radiativos en campos magnéticos intensos. Son fuentes destacadas en observaciones multibanda y multimensajero:

• Observatorios como Fermi‑LAT detectan numerosos blazares en gamma.
• Técnicas VLBI permiten resolver la estructura del chorro en escalas de parsecs.
• Detecciones coincidentes de neutrinos (por ejemplo, la asociación multimensajero de TXS 0506+056 con un neutrino de alta energía) han renovado el interés por modelos hadrónicos y la posible contribución de los blazares a los rayos cósmicos de muy alta energía.

Modelos y física del chorro

Los chorros se lanzan desde el entorno inmediato del agujero negro y su disco de acreción, posiblemente mediante mecanismos magnéticos (por ejemplo, extracción de energía rotacional del agujero negro o del disco). El plasma del chorro puede ser una mezcla de electrones‑positrones o electrones‑protones; choques y turbulencias aceleran partículas, que emiten por sincrotrón e interactúan con campos de radiación para producir la componente de altas energías. La orientación cercana a la línea de visión provoca doppler boosting, que realza tanto la luminosidad aparente como la rapidez de la variabilidad observada.

Ejemplos y aclaraciones

Es común citar objetos bien estudiados para ilustrar la física de chorros. Conviene aclarar que no todas las galaxias con chorros son blazares: por ejemplo, la galaxia M87 tiene un chorro muy prominente y un agujero negro supermasivo en su centro, pero ese chorro no apunta hacia la Tierra y por tanto M87 suele clasificarse como una radio‑galaxia (tipo FR I), no como un blazar. En el centro de M87 se encuentra un agujero negro con una masa estimada en unos seis coma cinco mil millones de masas solares, y la galaxia está localizada a decenas de millones de años luz de la Tierra; además, M87 fue la primera galaxia cuyo horizonte fue imagenado directamente por el Event Horizon Telescope.

Resumen

En resumen, un blazar es un AGN con un chorro relativista orientado hacia la Tierra. Sus propiedades —emisión broadband, variabilidad rápida, alta polarización y movimientos superlumínicos aparentes— lo convierten en un objeto clave para estudiar física de altas energías, mecanismos de aceleración de partículas y conexiones multimensajero en el universo.

Preguntas y respuestas

P: ¿Qué es un blazar?

P: ¿Qué es un núcleo galáctico activo (AGN)?

P: ¿Cuál es la diferencia entre un blazar y otras galaxias activas que albergan AGN?

P: ¿Quién acuñó el término "blazar"?

P: ¿Por qué muchos blazares presentan rasgos superlumínicos aparentes en los primeros parsecs de sus chorros?

P: ¿Qué alimenta el blazar del centro de la galaxia M87?

P: ¿Por qué los blazares son un tema importante en astronomía?

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