El agujero negro en el centro de la Vía Láctea podría expulsar partículas mediante el proceso de Penrose (1969)

El agujero negro supermasivo Sagitario A* en el centro de la Vía Láctea puede acelerar protones hasta energías de varios petaelectronvoltios (PeV), extrayendo energía de su propio giro. Nuevos cálculos muestran que el mecanismo propuesto por Roger Penrose en 1969 puede convertir las inmediaciones del agujero negro en uno de los aceleradores naturales de partículas más potentes de la Galaxia.

Los físicos obtuvieron energías de aproximadamente 1 a 10 PeV. Las fuentes capaces de acelerar partículas hasta el rango de petaelectronvoltios se denominan pevatróns. Los astrónomos llevan tiempo observando desde el centro de la Vía Láctea radiación gamma de muy alta energía, por lo que Sagitario A* ya se consideraba uno de los candidatos a actuar como pevatrón galáctico. El nuevo modelo propone un modo concreto en el que el agujero negro podría acelerar partículas.

El papel clave lo juega el proceso de Penrose. Un agujero negro que gira rápidamente retuerce el espacio‑tiempo a su alrededor. Cerca de su horizonte de sucesos se encuentra la ergosfera, donde ya no es posible mantener una partícula en reposo respecto a un observador lejano: el espacio la arrastra siguiendo la rotación del agujero negro.

Penrose mostró que desde esa región teóricamente se puede extraer parte de la energía de rotación. Si una partícula se desintegra dentro de la ergosfera, uno de los productos puede caer en el agujero negro con energía negativa desde el punto de vista de un observador externo. El otro producto entonces saldrá al exterior con más energía que la que tenía la partícula inicial. La diferencia la aporta la rotación del agujero negro.

Los autores del nuevo trabajo añadieron a este esquema un campo magnético fuerte y neutrones que se crean en el material caliente cerca de Sagitario A*. El neutrón no tiene carga eléctrica, por lo que el campo magnético casi no le impide llegar a la ergosfera. Allí el neutrón puede desintegrarse en un protón, un electrón y un antineutrino.

A continuación el campo magnético cambia drásticamente el destino de las partículas cargadas. En el escenario calculado, el electrón cae en el agujero negro, mientras que el protón se escapa al exterior y recibe una enorme ganancia de energía. Cuanto más rápido gire Sagitario A* y cuanto más intenso sea el campo magnético cercano, mayor puede ser la energía del protón saliente.

La historia de la partícula no termina ahí. Al abandonar las inmediaciones del agujero negro, los protones rápidos chocan contra el gas denso del centro de la Vía Láctea. Las colisiones generan fotones gamma y neutrinos, que pueden buscarse con observatorios terrestres.

El modelo por ahora no demuestra que Sagitario A* acelere partículas de esa manera. El flujo gamma calculado no excede la radiación ya medida desde el centro de la Galaxia, por lo que las observaciones existentes no contradicen el escenario, pero tampoco lo confirman. Los autores esperan encontrar una pista más convincente en forma de un espectro energético: el proceso de Penrose debería dejar en la radiación gamma una huella característica.

La idea podrá ser comprobada por observatorios de rayos gamma y de neutrinos más sensibles. Si los instrumentos detectan simultáneamente las características previstas del espectro gamma y un flujo apropiado de neutrinos, los físicos tendrán un modo de verificar si Sagitario A* realmente cede parte de la energía de su rotación a las partículas circundantes. De momento el trabajo sigue siendo un modelo teórico; no hay observaciones directas del proceso magnético de Penrose cerca del agujero negro.