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La misteriosa desaparición y reaparición de la corona de un agujero negro supermasivo

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Parece que el universo tiene un extraño sentido del humor. Al mismo tiempo que un coronavirus ha estado recorriendo el mundo, otra corona completamente diferente a unos 100 millones de años luz de la Tierra ha desaparecido misteriosamente.

 

Por primera vez, astrónomos del MIT y de otros lugares han visto como la propia corona de un agujero negro supermasivo, el anillo ultrabrillante de mil millones de grados de partículas de alta energía que rodea el horizonte de sucesos de un agujero negro, fue abruptamente destruida.

 

La causa de esta dramática transformación no está clara, aunque los investigadores imaginan que la fuente de lo ocurrido puede haber sido una estrella atrapada en la atracción gravitatoria del agujero negro. Como un guijarro lanzado a una caja de engranajes, la estrella pudo haber rebotado a través del disco de material rodeando el agujero negro, causando que todo en la vecindad, incluyendo las partículas de alta energía de la corona, se desplomaran repentinamente sobre él.

 

El resultado, como observaron los astrónomos, fue una precipitada y sorprendente caída del brillo del agujero negro, por un factor de 10.000, en menos de un año.

 

«Esperamos que los cambios de luminosidad tan grandes varíen en escalas de tiempo de muchos miles a millones de años», dice Erin Kara, profesora adjunta de física en el MIT. «Pero en este objeto, lo vimos cambiar en un factor de 10.000 en un año, e incluso cambió en un factor de 100 en ocho horas, lo que es totalmente inaudito y realmente alucinante».

 

 

Astrónomos del MIT y de otros lugares vieron desaparecer la corona de un agujero negro, y luego reaparecer, por primera vez. Una estrella en colisión puede haber desencadenado la drástica transformación. (Foto: NASA/JPL-Caltech)

 

Tras la desaparición de la corona, los astrónomos continuaron observando cómo el agujero negro comenzó a juntar lentamente material de sus bordes exteriores para reformar su disco de acreción, que a su vez comenzó a generar rayos X de alta energía cerca del horizonte de sucesos del agujero negro. De esta manera, en solo unos pocos meses, el agujero negro fue capaz de generar una nueva corona, casi regresando a su luminosidad original.

 

«Parece que es la primera vez que vemos desaparecer una corona, pero también reconstruirse, y estamos viendo esto en tiempo real», dice Kara. «Esto será muy importante para entender cómo se calienta y se alimenta la corona de un agujero negro».

 

Kara y sus co-autores, incluyendo al autor principal Claudio Ricci de la Universidad Diego Portales en Santiago de Chile, han publicado sus hallazgos en la revista Astrophysical Journal Letters. Los coautores del MIT incluyen a Ron Remillard, y Dheeraj Pasham.

 

En marzo de 2018, un inesperado estallido iluminó la vista del instrumento ASSASN, el All-Sky Automated Survey for Super-Novae, que vigila todo el cielo nocturno en busca de actividad de supernovas. El estudio registró un destello procedente de 1ES 1927+654, un núcleo galáctico activo, o AGN, que es un tipo de agujero negro supermasivo con un brillo superior al normal en el centro de una galaxia. ASSASN observó que el brillo del objeto saltó a unas 40 veces su luminosidad normal.

 

«Este era un AGN que conocíamos, pero no era muy especial», dice Kara. «Entonces se dieron cuenta de que este AGN corriente se volvió repentinamente brillante, lo que llamó nuestra atención, y empezamos a apuntar muchos otros telescopios en muchas otras longitudes de onda para mirarlo».

 

El equipo usó múltiples telescopios para observar el agujero negro en las bandas de rayos X, ópticas y ultravioletas. La mayoría de estos telescopios apuntaban al agujero negro periódicamente, por ejemplo, registrando observaciones durante un día entero, cada seis meses. El equipo también observó el agujero negro diariamente con el NICER de la NASA, un telescopio de rayos X mucho más pequeño, que está instalado a bordo de la Estación Espacial Internacional, con detectores desarrollados y construidos por investigadores del MIT.

 

Con observaciones frecuentes, los investigadores pudieron captar el agujero negro mientras caía precipitadamente su brillo, en prácticamente todas las bandas de ondas que midieron, y especialmente en la banda de rayos X de alta energía, una observación que señaló que la corona del agujero negro se había vaporizado completa y repentinamente.

 

«Después de que ASSASN lo viera pasar por este enorme y loco arrebato, vimos como la corona desaparecía», recuerda Kara. «Se volvió indetectable, lo que nunca antes habíamos visto».

 

Los físicos no están seguros de qué es lo que causa la formación de una corona, pero creen que tiene algo que ver con la configuración de las líneas de campo magnético que corren a través del disco de acreción de un agujero negro. En las regiones exteriores del disco de material que cae en espiral de un agujero negro, las líneas de campo magnético están más o menos en una configuración sencilla. Más cerca, y especialmente cerca del horizonte de sucesos, el material gira con más energía, de manera que puede causar que las líneas de campo magnético se retuerzan y se rompan, y luego se reconecten. Esta maraña de energía magnética podría hacer girar las partículas que se arremolinan cerca del agujero negro, hasta el nivel de los rayos X de alta energía, formando la forma de corona que rodea al agujero negro.

 

Kara y sus colegas creen que si una estrella rebelde fuera la culpable de la desaparición de la corona, primero habría sido destrozada por la atracción gravitatoria del agujero negro, dispersando los desechos estelares a través del disco de acreción. Esto puede haber causado el destello temporal de brillo que ASSASN capturó. Esta «alteración de la marea«, como los astrónomos llaman a tal evento de sacudida, habría provocado que gran parte del material del disco cayera repentinamente en el agujero negro. También podría haber perturbado las líneas de campo magnético del disco de una manera que ya no podría generar y soportar una corona de alta energía.

 

Este último punto es potencialmente importante para entender cómo se forman las coronas. Dependiendo de la masa de un agujero negro, hay un cierto radio dentro del cual una estrella será seguramente atraída por la gravedad de un agujero negro.

 

«Lo que eso nos dice es que, si toda la acción está ocurriendo dentro de ese radio de alteración de la marea, eso significa que la configuración del campo magnético que está sosteniendo la corona debe estar dentro de ese radio», dice Kara. «Lo que significa que, para cualquier corona normal, los campos magnéticos dentro de ese radio son los responsables de crear una corona».

 

Los investigadores calcularon que si una estrella era realmente la causa de la pérdida de la corona del agujero negro, y si una corona fuera a formarse en un agujero negro supermasivo de tamaño similar, lo haría en un radio de unos 4 minutos-luz, una distancia que se traduce aproximadamente en unos 75 millones de kilómetros desde el centro del agujero negro.

 

La corona se ha reformado desde entonces, iluminándose con rayos X de alta energía que el equipo también pudo observar. Ya no es tan brillante como lo era antes, pero los investigadores continúan monitoreándola, aunque con menos frecuencia, para ver qué más tiene este sistema. (Fuente: NCYT Amazings)

Fuente de TenemosNoticias.com: noticiasdelaciencia.com /

Publicado el: 2020-07-20 03:15:33
En la sección: Ciencia Amazings® / NCYT®

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