Núcleo galáctico activo (AGN): qué es, características y ejemplos

Descubre qué es un núcleo galáctico activo (AGN), sus características, origen en agujeros negros supermasivos, radiación y ejemplos como cuásares y radiogalaxias.

Un núcleo galáctico activo (AGN) es una región compacta situada en el centro de una galaxia. Esta región central irradia una enorme luminosidad en el espectro electromagnético. Se cree que la radiación de un AGN está causada por la masa arrastrada por la atracción gravitatoria de un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia anfitriona.

Esta radiación electromagnética se observa en las bandas de ondas de radio, microondas, infrarrojas, ópticas, ultravioletas, rayos X y rayos gamma.

Una galaxia que alberga un AGN se denomina galaxia activa. Los AGN son las fuentes de radiación electromagnética más luminosas y persistentes del universo. Pueden utilizarse para descubrir objetos lejanos. Todas las teorías sobre el cosmos deben tener en cuenta los AGN. Son uno de los hechos básicos del universo.

Los llamados chorros relativistas son chorros de plasma extremadamente potentes que proceden de algunos AGN, en particular de las radiogalaxias y los cuásares. Sus longitudes pueden alcanzar varios miles o incluso cientos de miles de años luz.

¿Qué los alimenta y cómo generan tanta energía?

La fuente de energía principal de un AGN es la acreción de materia sobre un agujero negro supermasivo (masa típica entre millones y miles de millones de veces la masa del Sol). La materia forma un disco de acreción caliente y brillante al caer hacia el agujero negro; la fricción y los campos magnéticos en ese disco convierten la energía potencial gravitatoria en radiación en múltiples longitudes de onda. La luminosidad puede acercarse o incluso superar el límite de Eddington del agujero negro, dependiendo de la tasa de acreción.

Componentes típicos de un AGN

• Disco de acreción: región caliente y compacta responsable de gran parte de la emisión óptica/UV y del calentamiento del entorno.
• Región de líneas anchas (BLR): nubes de gas muy próximas al agujero negro, con velocidades muy altas que producen líneas de emisión anchas en el espectro.
• Región de líneas estrechas (NLR): gas más lejano y de menor velocidad que produce líneas de emisión estrechas.
• Toro obscurador: estructura de polvo y gas en forma de toro que puede ocultar el núcleo según la orientación, base del modelo de unificación de AGN.
• Chorros relativistas y lóbulos radio: flujos colimados de partículas a velocidades cercanas a la de la luz que, al interactuar con el medio intergaláctico, producen emisión de radio y estructuras extensas.
• Corona: región caliente encima del disco que produce emisión en rayos X mediante procesos de dispersión compton.

Tipos principales de AGN

La clasificación depende de la luminosidad, el espectro y la orientación respecto a nosotros. Entre los tipos más conocidos se incluyen:

• Cuásares (quasars): muy luminosos, visibles a grandes distancias; dominan la emisión en muchas bandas y aparecen puntuales a simple vista en el óptico.
• Radiogalaxias: emiten fuertemente en radio y exhiben grandes lobulos y jets.
• Seyfert: galaxias activas de menor luminosidad que los cuásares, frecuentes en el universo local (Seyfert 1 y Seyfert 2 según la presencia de líneas anchas).
• Blazares (BL Lac, objetos tipo OVV): AGN con los jets apuntando casi directamente hacia la Tierra; presentan variabilidad extrema y emisión dominada por el jet.

Observación y propiedades físicas

Los AGN se estudian de forma multi‑longitud de onda: radio (estructura de jets y lobulos), infrarrojo (polvo caliente), óptico/UV (líneas de emisión, disco), rayos X y gamma (corona y procesos no térmicos). Presentan características observacionales notables:

• Variabilidad: cambios de brillo en escalas de tiempo que van desde horas o días hasta años, lo que indica tamaños compactos del emisor.
• Emisión de líneas: líneas de emisión muy intensas y, en algunos casos, extremadamente anchas, que permiten medir velocidades y masas del agujero negro.
• Polarización: en radio y óptico, útil para estudiar la estructura magnética de los jets y la geometría del núcleo.
• Movimiento aparentemente superlumínico: en jets relativistas observados con VLBI, un efecto relativista debido a la velocidad cercana a la luz y ángulo de visión pequeño.

Modelo de unificación

El modelo de unificación propone que muchas diferencias observadas entre tipos de AGN se deben principalmente a la orientación del sistema respecto al observador y a la presencia de material obscurante (el toro). Según este modelo, un mismo tipo físico de AGN puede aparecer como Seyfert 1, Seyfert 2, cuásar o radiogalaxia dependiendo del ángulo de visión y de la luminosidad intrínseca.

Importancia cosmológica y retroalimentación

Los AGN son claves para entender la evolución de galaxias y agujeros negros:

• Regulan la formación estelar en sus galaxias anfitrionas mediante feedback (vientos y jets que expulsan o calientan gas), influyendo en la historia de crecimiento galáctico.
• Sirven como faros en el universo distante, permitiendo estudiar la estructura a gran escala y el medio intergaláctico.
• Contribuyen al crecimiento de agujeros negros supermasivos a través de episodios de acreción.

Ejemplos notables

• M87 (Messier 87): radiogalaxia cercana con un famoso jet visible y cuya sombra del agujero negro fue fotografiada por el Event Horizon Telescope.
• 3C 273: uno de los primeros cuásares identificados, muy luminoso y bien estudiado.
• NGC 1068 (M77): ejemplo clásico de Seyfert 2 con fuerte obscuración y regiones de emisión extensas.
• Centaurus A: radiogalaxia cercana con un espectacular chorro y gran emisión en radio e infrarrojo.
• BL Lacertae: prototipo de blazar que muestra variabilidad rápida y fuerte polarización.

Instrumentos y técnicas de estudio

Los AGN se exploran con telescopios y satélites en todas las bandas: radiotelescopios y redes VLBI para resolver jets, telescopios infrarrojos y ópticos para estudiar polvo y líneas, y observatorios de rayos X/gamma (como Chandra, XMM‑Newton, NuSTAR, Fermi) para investigar la corona y procesos de alta energía. Observaciones simultáneas en varias bandas son esenciales para comprender la física completa del núcleo.

Resumiendo

Los núcleos galácticos activos son regiones compactas extremadamente energéticas alimentadas por agujeros negros supermasivos. Su estudio abarca desde la física de plasmas y campos magnéticos hasta la evolución cosmológica de galaxias. Gracias a su brillo y a los fenómenos asociados (jets, líneas de emisión, variabilidad), los AGN son laboratorios naturales únicos para comprender procesos astrofísicos extremos.

Preguntas y respuestas

P: ¿Qué es un núcleo galáctico activo?

P: ¿En qué bandas de ondas se observa la radiación electromagnética de un AGN?

P: ¿Cómo se denomina una galaxia que alberga un AGN?

P: ¿Para qué pueden utilizarse los AGN?

P: ¿Por qué todas las teorías sobre el cosmos tienen que dar cuenta de los AGN?

P: ¿Qué son los chorros relativistas?

P: ¿Cuál es la longitud que pueden alcanzar los chorros relativistas en algunos AGN?

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