27 de octubre 2015: La mejor llamarada de un Agujero Negro

Este diagrama muestra cómo una función cambiante, llamada corona, que puede crear una llamarada de rayos x alrededor de un agujero negro. Imagen crédito: NASA/JPL-Caltech

 

El comportamiento desconcertante y extraño de los agujeros negros se ha convertido en algo menos misterioso, con nuevas observaciones de las misiones del Explorer de la NASA Swift y la matriz de telescopio espectroscópico Nuclear o NuSTAR. Los telescopios espaciales tomaron  un agujero negro supermasivo en medio de una erupción gigante de luz de rayos x, ayudando a los astrónomos en la dirección de un constante rompecabezas: ¿Cómo agujeros negros supermasivos tienen llamaradas?

 

Los resultados sugieren que los agujeros negros supermasivos envían haces de rayos x cuando dispara sus coronas circundantes--fuentes de partículas extremadamente energéticas, o lanzamiento, lejos de los agujeros negros.

 

"Esta es la primera vez que hemos sido capaces de vincular la puesta en marcha de la corona a una llamarada," dijo a Dan Wilkins de la Universidad de Saint Mary en Halifax, Canadá, autor principal de un nuevo documento de los resultados que aparecen en los avisos mensuales de la Sociedad Astronómica rRal. "Esto nos ayudará a entender cómo los supermasivos agujeros negros, algunos de los objetos más brillantes en el universo."

 

Los Agujeros Negros Supermasivos no emiten ninguna luz ellos mismos, pero son a menudo rodeados por discos de material caliente que brilla intensamente. La gravedad de un agujero negro tira gases arremolinados en este material de la calefacción y haciéndolo brillar con diferentes tipos de luz. Otra fuente de radiación cerca de un agujero negro es la Corona. Las Coronas se componen de partículas altamente energéticas que generan luz de rayos x, mas detalles sobre su aspecto, y cómo se forman, no son claros.

 

Los astrónomos piensan que las Coronas tienen una de dos configuraciones probables. El modelo de "farola" dice son compactas fuentes de luz, similares a bombillas de luz, que se sientan encima y debajo del agujero negro, a lo largo de su eje de rotación. El otro modelo propone que las Coronas se distribuyen más difusamente, ya sea como una gran nube alrededor del agujero negro, o como un "sándwich" envuelve el disco circundante de material como las rebanadas de pan. De hecho, es posible que las Coronas alternen las configuraciones de la farola y el sandwich.

 

Los nuevos datos apoyan el modelo de "farola"--y demuestran, en detalle, cómo se mueven las Coronas de luz-bulbo-. Las observaciones comenzaron cuando Swift, que monitores el cielo de explosiones cósmicas de rayos x y rayos gamma, cogió una gran llamarada desde el agujero negro supermasivo llamado Markarian 335 o 335 Mrk, situado 324 millones de años luz de distancia en la dirección de la constelación de Pegasus. Este agujero negro supermasivo, que se encuentra en el centro de una galaxia, una vez fue una de las fuentes de rayos x más brillantes en el cielo.

 

"Algo muy extraño sucedió en 2007, cuando 335 Mrk se desvaneció por un factor de 30. Lo que hemos encontrado es que continúa en erupción en llamaradas pero no ha alcanzado los niveles de brillo y estabilidad visto antes, "dijo Luigi Gallo, investigador principal del proyecto en la Universidad Santa María. Otro autor, Dirk Grupe de Morehead State University en Kentucky, ha estado utilizando Swift para monitorear regularmente el agujero negro desde el año 2007.

 

En septiembre de 2014, Swift había capturado 335 Mrk en una enorme llamarada. Una vez descubierto Gallo, envió una solicitud al equipo de NuSTAR rápidamente para seguir el objeto como parte de un programa de "blanco de oportunidad", donde el programa de observación previamente planificada del Observatorio se interrumpe para eventos importantes. Ocho días más tarde, NuSTAR fijar sus ojos de rayos x en el destino, presenciando la mitad final del evento de llamarada.

 

Después de un escrutinio cuidadoso de los datos, los astrónomos se dieron cuenta que estaban viendo la eyección y eventual colapso, de la Corona del agujero negro.

 

"La Corona se reunió hacia adentro al principio y luego se lanzó hacia arriba como un chorro, dijo Wilkins. "Todavía no sabemos cómo los chorros se forman en un agujeros negros, pero de una posibilidad emocionante es que la Corona de este agujero negro empezaba a formar la base de un jet antes de que se derrumbó."

 

¿Cómo podrían los investigadores saber cuando se ha de mover la Corona? La Corona emite luz de rayos x que tiene un espectro ligeramente distinto--radiografía de "colores": que la luz que viene del disco alrededor del agujero negro. Mediante el análisis de un espectro de luz de rayos x de Mrk 335 a través de una gama de longitudes de onda observadas por Swift y NuSTAR, los investigadores  podrían decir que se había iluminado la Corona en la luz de rayos x, y que esta iluminación era debido al movimiento de la Corona.

 

Las Coronas pueden moverse muy rápido. La Corona asociada a Mrk 335, según los científicos, viajaba en un 20 por ciento la velocidad de la luz. Cuando esto sucede, y la Corona lanza en nuestra dirección, su luz se iluminó en un efecto llamado impulso Doppler relativista.

 

Poniendo estos todos juntos,  los resultados muestran que la llamarada de rayos x de este agujero negro fue causado por la corona expulsada.

 

"La naturaleza de la fuente energética de rayos x que llamamos la Corona es misteriosa, pero ahora con la habilidad de ver cambios dramáticos como este estamos recibiendo pistas sobre su tamaño y estructura," dijo Fiona Harrison, investigadora principal de NuSTAR en el California Institute of Technology en Pasadena, que no estaba afiliado con el estudio.

 

Quedan muchos otros rompecabezas de agujero negro. Por ejemplo, los astrónomos quieren entender lo que ocasiona la expulsión de la Corona en primer lugar.

NuSTAR es una misión de explorador pequeño conducido por Caltech y gestionado por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, para la dirección de misiones de ciencia de la NASA en Washington. NuSTAR fue desarrollado en colaboración con la Universidad Técnica y la Agencia Espacial Italiana (ASI). La nave espacial fue construida por Orbital Sciences Corp., Dulles, Virginia. Centro de operaciones de la misión de NuSTAR es en UC Berkeley, y el archivo de datos oficial está en el centro de la investigación de la NASA de alta energía Astrofísica ciencia archivo. ASI proporciona un archivo de espejo y la estación de tierra de la misión. JPL es administrado por Caltech para la NASA.

 

Whitney Clavin
Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, California
818-354-4673
whitney.clavin@jpl.nasa.gov

Traducción: El Quelonio Volador