El instrumento NICER, instalado en el exterior de la Estación Espacial Internacional. Image Credit: NASA
Científicos han cartografiado el entorno
que rodea un agujero negro que tiene 10 veces la masa del Sol
utilizando el instrumento NICER de la NASA en el exterior de la Estación
Espacial Internacional. NICER detectó luz de rayos X en un agujero
negro recientemente descubierto, llamado MAXI J1820 + 070 (J1820 para
abreviar), mientras consumía material de una estrella compañera. Las
ondas de los rayos X formaron "ecos de luz" que se reflejaron en el gas
que giraba cerca del agujero negro y revelaron cambios en el tamaño y la
forma del entorno.
NICER ha permitido medir ecos de luz
más cerca de un agujero negro de masa estelar que nunca antes,"dijo Erin
Kara, astrofísico en la Universidad de Maryland, College Park y
del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt,
Maryland, que presentó las conclusiones en la reunión 233 de la Aociedad
Astronómica Americana en Seattle.
"Anteriormente, esos ecos luz el
disco de acreción interior sólo fueron vistos en agujeros negros
supermasivos, que tienen de millones a miles de millones de masas
solares y sufren cambios lentamente. Los agujeros negros estelares como
J1820 tienen masas mucho menores y evolucionan mucho más rápido, por lo
que podemos ver cambios en las escalas de tiempo humanas.
J1820 se encuentra a unos 10.000 años
luz de distancia hacia la constelación de Leo. La estrella compañera en
el sistema fue identificada en una encuesta realizada por la misión Gaia
de la ESA (Agencia Espacial Europea), que permitió a los investigadores
estimar su distancia. Los astrónomos desconocían la presencia del
agujero negro hasta el 11 de Marzo de 2018, cuando se detectó un
estallido en el monitor de imagen del instrumento MAXI de la Agencia de
Exploración Aeroespacial Japonesa, también a bordo de la Estación
Espacial. J1820 pasó de un agujero negro totalmente desconocido a una de
las fuentes más brillantes de rayos X en el cielo en unos pocos días.
NICER se movió rápidamente para capturar esta espectacular transición y
continúa siguiendo la cola desvanecida de la erupción.
"NICER fue diseñado para ser lo
suficientemente sensible como para estudiar objetos débiles e
increíblemente densos llamados estrellas de neutrones", dijo Zaven
Arzoumanian, líder científico de NICER en Goddard y coautor del
artículo. "Nos complace lo útil que ha demostrado ser en el estudio de
estos agujeros negros de masa estelar muy brillantes con rayos X".
Un agujero negro puede extraer el gas de
una estrella cercana a un anillo de material llamado disco de acreción.
Las fuerzas gravitacionales y magnéticas calientan el disco a millones
de grados, lo que lo hace lo suficientemente caliente como para producir
rayos X en las partes internas del disco, cerca del agujero negro. Las
explosiones ocurren cuando una inestabilidad en el disco hace que un
flujo de gas se mueva hacia adentro, hacia el agujero negro, como una
avalancha. Las causas de las inestabilidades del disco son poco
conocidas.
Sobre el disco se encuentra la corona,
una región de partículas subatómicas de alrededor de mil millones de
grados Celsius (1,8 mil millones de grados Fahrenheit) que brilla en
rayos X con mayor energía. Muchos misterios permanecen sobre el origen y
la evolución de la corona. Algunas teorías sugieren que la estructura
podría representar una forma temprana de los chorros de partículas de
alta velocidad que a menudo emiten estos tipos de sistemas.
Los astrofísicos quieren comprender
mejor cómo el borde interior del disco de acreción y la corona cambian
de tamaño y forma a medida que un agujero negro aumenta el material de
su estrella compañera. Si pueden entender cómo y por qué ocurren estos
cambios en los agujeros negros de masa estelar durante un período de
semanas, podrían comprender mejor cómo evolucionan los agujeros negros
supermasivos a lo largo de millones de años y cómo afectan a las
galaxias en las que residen.
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