Los astrónomos toman el ‘latido del corazón’ del agujero negro


Un agujero negro recibe una gran corona antes de emitir chorros. Así lo revela, entre otras cosas, el gráfico de latidos del corazón que un equipo internacional de astrónomos ha realizado de un agujero negro y una estrella orbitando uno alrededor del otro. El equipo, dirigido por Mariano Méndez de la Universidad de Groningen (Países Bajos), publicará sus resultados el lunes en Nature Astronomy.

Dos capturas de pantalla de la animación de dos fases de un agujero negro. A la izquierda, una corona grande y caliente, el disco de material representado en azul, se ha formado alrededor del centro del agujero negro y no hay chorro. A la derecha, la corona es más pequeña y fría (representada en rojo/naranja) y el agujero negro expulsa el chorro. Crédito: Méndez et al.

Así como la sangre en un corazón humano no puede estar en la aurícula y los ventrículos al mismo tiempo, un agujero negro también parece recolectar material y calentarlo en una llamada corona, y luego escupirlo en chorros. “Parece lógico, pero ha habido un debate durante 20 años sobre si la corona y el chorro eran simplemente la misma cosa. Ahora vemos que surgen uno tras otro y que el chorro se sigue de la corona”, dice el investigador principal. Mariano Méndez (Instituto Kapteyn).

«Fue todo un desafío demostrar esta naturaleza secuencial. Tuvimos que comparar datos de años con segundos, y de energías muy altas con energías muy bajas».

15 años de datos

Los investigadores recopilaron 15 años de datos de varios telescopios. Entre otros, apuntaron el Rossi X-ray Timing Explorer hacia el agujero negro GRS 1915+105 desde el espacio aproximadamente cada tres días y recolectaron radiación de rayos X de alta energía de la corona. Los astrónomos combinaron los datos de rayos X con los del Telescopio Ryle. Esta es una colección de antenas de radio a unos noventa kilómetros al norte de Londres, que recogen radiación de radio de baja energía del chorro del agujero negro casi todos los días.

El agujero negro GRS 1915+105 no es un agujero negro aislado, sino un sistema doble formado por un agujero negro y una estrella normal que giran uno alrededor del otro. Este doble sistema se encuentra en nuestra Vía Láctea a unos 36.000 años luz de nosotros en dirección a la constelación de Aquila. El agujero negro pesa unas 12 veces más que nuestro Sol, lo que lo convierte en uno de los agujeros negros estelares más pesados que se conocen.

Fragmento del ‘latido del corazón’ de un agujero negro. El eje x horizontal muestra los días. La curva verde es la emisión de radio. En los picos verdes el chorro es más fuerte. Los puntos rojos y azules muestran la radiación de rayos X y son una medida del tamaño de la corona. Los puntos azules muestran que la corona es la más pequeña y el chorro es el más intenso, por lo que los chorros siempre se producen cuando la corona es la más pequeña. Crédito: Méndez et al.
Película de la animación de dos fases de un agujero negro. Crédito: Méndez et al.
Preguntas sin respuesta

Ahora que los investigadores han probado la secuencia, todavía quedan algunas preguntas sin respuesta. Por ejemplo, la radiación de rayos X que los telescopios recogen de la corona contiene más energía de la que puede explicarse únicamente por la temperatura de la corona. Los investigadores sospechan que un campo magnético proporciona energía extra. Este campo magnético y la energía que lo acompaña también podrían explicar por qué se forman los chorros. Si el campo magnético es caótico, la corona se calienta. Si el campo magnético se vuelve menos caótico, el material puede escapar a través de las líneas de campo hacia un chorro.

Los investigadores sugieren que el principio que demostraron también puede aplicarse a agujeros negros más pesados, por ejemplo, al agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia.

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