Impresión artística del sistema de agujeros negros MAXI J1820 + 070, basado en características observadas. Se ve que el agujero negro se alimenta de la estrella compañera, extrayendo el material en un vasto disco de materia inspiradora. A medida que se acerca al agujero negro en sí, parte de ese material se dispara en energéticos "chorros" de rayos de lápiz por encima y por debajo del disco. La luz aquí es lo suficientemente intensa como para eclipsar al Sol mil veces. © John Paice Crédito:© John Paice. Atribución de tipo de licencia (CC BY 4.0)
Un equipo internacional de astrónomos, dirigido por la Universidad de Southampton, han utilizado cámaras de última generación para crear una película de alta velocidad de fotogramas de un sistema de agujeros negros en crecimiento con un nivel de detalle nunca antes visto. En el proceso, descubrieron nuevas pistas para comprender el entorno inmediato de estos enigmáticos objetos. Los científicos publican su trabajo en un nuevo artículo en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society .
Los agujeros negros pueden alimentarse de una estrella cercana y crear vastos discos de acumulación de material. Aquí, el efecto de la fuerte gravedad del agujero negro y el propio campo magnético del material pueden hacer que los niveles de radiación que cambian rápidamente se emitan desde el sistema en su conjunto.
Esta radiación fue detectada en luz visible por el instrumento HiPERCAM en el Gran Telescopio Canarias (La Palma, Islas Canarias) y en rayos X por el observatorio NICER de la NASA a bordo de la Estación Espacial Internacional.
El sistema de agujeros negros estudiado se denomina MAXI J1820 + 070, y se descubrió por primera vez a principios de 2018. Solo tiene alrededor de 10, 000 años luz de distancia, en nuestra propia Vía Láctea. Tiene la masa de unos 7 soles, con esto colapsó hasta una región del espacio más pequeña que la City de Londres.
Investigar estos sistemas suele ser muy difícil, ya que sus distancias los hacen demasiado débiles y demasiado pequeños para verlos, ni siquiera usando el Event Horizon Telescope, que recientemente tomó una fotografía del agujero negro en el centro de la galaxia M87. Sin embargo, los instrumentos HiPERCAM y NICER permiten a los investigadores grabar 'películas' de la luz cambiante del sistema a más de trescientos cuadros por segundo, capturando violentos 'crepitantes' y 'destellos' de luz visible y de rayos X.
John Paice, un estudiante graduado de la Universidad de Southampton y el Centro Interuniversitario de Astronomía y Astrofísica en India fue el autor principal del estudio que presenta estos resultados, y también el artista que creó la película. Explicó el trabajo de la siguiente manera:"La película se hizo con datos reales, pero se redujo a una décima parte de la velocidad real para permitir que el ojo humano pueda discernir los destellos más rápidos. Podemos ver cómo el material alrededor del agujero negro es tan brillante, está eclipsando a la estrella que está consumiendo, y los parpadeos más rápidos duran solo unos pocos milisegundos; esa es la salida de cien soles y más emitidos en un abrir y cerrar de ojos ".
Los investigadores también encontraron que las caídas en los niveles de rayos X van acompañadas de un aumento en la luz visible (y viceversa). Y se descubrió que los destellos más rápidos en luz visible emergen una fracción de segundo después de los rayos X. Tales patrones revelan indirectamente la presencia de plasma distinto, material extremadamente caliente donde los electrones se separan de los átomos, en estructuras profundamente en el abrazo de la gravedad del agujero negro, de lo contrario, demasiado pequeño para resolverlo.
Esta no es la primera vez que se encuentra esto; Se ha observado una diferencia de una fracción de segundo entre los rayos X y la luz visual en otros dos sistemas que albergan agujeros negros, pero nunca se ha observado con este nivel de detalle. Los miembros de este equipo internacional han estado a la vanguardia de este campo durante la última década. Dr. Poshak Gandhi, también de Southampton, También encontró las mismas firmas de tiempo fugaces en los dos sistemas anteriores.
Comentó sobre la importancia de estos hallazgos:"El hecho de que ahora veamos esto en tres sistemas refuerza la idea de que es una característica unificadora de tales agujeros negros en crecimiento. Si es cierto, esto debe estar diciendo algo fundamental sobre cómo operan los flujos de plasma alrededor de los agujeros negros.
"Nuestras mejores ideas invocan una conexión profunda entre los fragmentos de plasma que se inspiran y los que fluyen hacia afuera. Pero estas son condiciones físicas extremas que no podemos replicar en los laboratorios de la Tierra, y no entendemos cómo la naturaleza maneja esto. Estos datos serán cruciales para encontrar la teoría correcta ".
