NASA | Satélite RXTE atrapa al ritmo de un agujero negro tamaño mediano

Publicado el 18/08/2014

Los astrónomos de la Universidad de Maryland, College Park (UMCP) y centro de vuelo espacial Goddard de la NASA han descubierto pulsaciones rítmicas de una rara especie de agujero negro en archivo de datos de satélite Rossi x-Ray Timing Explorer (RXTE) de la NASA. Las señales proporcionan evidencia convincente que el objeto, conocido como M82 X-1, es uno de sólo unos pocos tamaño mediano agujeros negros conocidos.

Estrellas moribundas forman modestos agujeros negros hasta medir alrededor de 25 veces la masa de nuestro Sol. En el extremo opuesto, las galaxias más grandes contienen un agujero negro con una masa de decenas de miles de veces mayor. Así como controladores viajando una carretera llena de autos compactos y camiones monstruo podrían empezar a buscar los sedánes, astrónomos están buscando una gama media de la población de agujeros negros y preguntándose por qué tan pocos ven.

 

M82 X-1 es la fuente de rayos x más brillante en el cúmulo globular 82, una galaxia situada cerca de 12 millones años luz de distancia en la constelación de la Osa mayor. Mientras que los astrónomos han sospechado el objeto de ser un tamaño mediano, o masa intermedia, el agujero negro por lo menos por una década, las estimaciones han variado de 20 a 1.000 masas solares, previniendo una clasificación definitiva.

 

Trabajando con Mushotzky y Strohmayer, estudiante graduado UMCP Dheeraj Pasham tamizada a través de unos 800 observaciones RXTE de M82 en una búsqueda para tipos específicos de cambios de brillo que ayudarían a precisar la masa de la fuente de rayos x.

 

Como corrientes de gas hacia el negro agujero lo apila en un disco alrededor de él. Fricción en el disco calienta el gas a millones de grados, que está lo suficientemente caliente como para emitir rayos x. Las variaciones cíclicas de la intensidad de estos rayos x reflejan procesos que ocurren dentro del disco.

 

Los científicos creen que los cambios más rápidos ocurren cerca del borde interno del disco al borde del horizonte del agujero negro, el punto más allá del cual nada, ni siquiera la luz, puede escapar. Con tal cercanía hacia el agujero negro, los efectos de la relatividad general de Einstein entran en juego, resultando en variaciones de rayos x que se repiten a intervalos casi regulares.

 

Los astrónomos llaman estas señales oscilaciones quasi-periódicas o QPOs y han demostrado que para los agujeros negros producidos por las estrellas, sus frecuencias escalan hacia arriba o hacia abajo dependiendo del tamaño del agujero negro.

 

Cuando los astrónomos estudian las fluctuaciones de la radiografía de muchos agujeros negros de masa estelar, ven QPOs rápidos y lentos, pero el rápido a menudo vienen en pares con una específica relación rítmica 3:2. Por cada tres destellos de un miembro de la pareja QPO, su socio parpadee dos veces.

 

Efectivamente, la presencia combinada de QPOs lentos y un par más rápido en un ritmo de 3:2 establece una escala estándar que brinda a los científicos una herramienta poderosa para el establecimiento de las masas de los agujeros negros estelares.

 

Hace una década, Strohmayer y Mushotzky demostraron la presencia de señales QPO lentas del M82 X-1. Para aplicar la relación tried-and-true utilizada para los agujeros negros de masa estelar, los investigadores necesitan para identificar un par de constantes fluctuaciones exhibiendo el mismo ritmo de 3:2 en observaciones RXTE. Mediante el análisis de seis años de datos, que encuentran variaciones de rayos x que confiablemente repitieron sobre 3.3 y 5,1 veces cada segundo, sólo la relación 3:2 que necesitaban.

 

Esto les permitió calcular que M82 X-1 pesa unos 400 masas solares--la determinación más precisa hasta la fecha para este objeto y que claramente lo coloca en la categoría de los agujeros negros de masa intermedia.

 

Crédito: NASA Goddard

 

Traducción: El Quelonio Volador