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    MAXI J1820 + 070:Explosión de un agujero negro captada en video

    Rayos X / Óptica e Infrarrojos. Crédito:Centro de rayos X Chandra

    Los astrónomos han detectado un agujero negro que arroja material caliente al espacio a una velocidad cercana a la de la luz. Este brote fue capturado en una nueva película del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA.

    El agujero negro y su estrella compañera conforman un sistema llamado MAXI J1820 + 070, ubicado en nuestra galaxia alrededor de 10, 000 años luz de la Tierra. El agujero negro en MAXI J1820 + 070 tiene una masa aproximadamente ocho veces mayor que la del sol, identificándolo como un llamado agujero negro de masa estelar, formado por la destrucción de una estrella masiva. (Esto contrasta con los agujeros negros supermasivos que contienen millones o miles de millones de veces la masa del sol).

    La estrella compañera que orbita el agujero negro tiene aproximadamente la mitad de la masa del sol. La fuerte gravedad del agujero negro aleja el material de la estrella compañera hacia un disco emisor de rayos X que rodea el agujero negro.

    Mientras que parte del gas caliente en el disco cruzará el "horizonte de eventos" (el punto sin retorno) y caerá en el agujero negro, algo de él, en cambio, es expulsado del agujero negro en un par de haces cortos de material, o jets. Estos chorros apuntan en direcciones opuestas, lanzado desde fuera del horizonte de sucesos a lo largo de las líneas del campo magnético. Las nuevas imágenes del comportamiento de este agujero negro se basan en cuatro observaciones obtenidas con Chandra en noviembre de 2018 y febrero. Mayo, y junio de 2019, e informado en un artículo dirigido por Mathilde Espinasse de la Université de Paris.

    Un recorrido por el arrebato de un agujero negro capturado en video. Crédito:NASA / CXC / A. Hobart

    El panel principal del gráfico es una gran imagen óptica e infrarroja de la galaxia Vía Láctea del telescopio óptico PanSTARRS en Hawai. con la ubicación de MAXI J1820 + 070 sobre el plano de la galaxia marcado con una cruz. El recuadro muestra una película que recorre las cuatro observaciones de Chandra, donde "día 0" corresponde a la primera observación del 13 de noviembre, 2018, unos cuatro meses después del lanzamiento del jet. MAXI J1820 + 070 es la fuente de rayos X brillante en el medio de la imagen y las fuentes de rayos X se pueden ver alejándose del agujero negro en chorros hacia el norte y el sur. MAXI J1820 + 070 es una fuente puntual de rayos X, aunque parece ser más grande que una fuente puntual porque es mucho más brillante que las fuentes de chorro. El chorro del sur es demasiado débil para ser detectado en las observaciones de mayo y junio de 2019.

    ¿Qué tan rápido se alejan los chorros de material del agujero negro? Desde la perspectiva de la Tierra, parece que el chorro del norte se mueve al 60% de la velocidad de la luz, mientras que el del sur viaja a un 160% de la velocidad de la luz que parece imposible.

    Este es un ejemplo de movimiento superluminal, un fenómeno que ocurre cuando algo viaja hacia nosotros cerca de la velocidad de la luz, a lo largo de una dirección cercana a nuestra línea de visión. Esto significa que el objeto viaja casi tan rápido hacia nosotros como la luz que genera. dando la ilusión de que el movimiento del jet es más rápido que la velocidad de la luz. En el caso de MAXI J1820 + 070, el jet del sur apunta hacia nosotros y el jet del norte apunta en dirección opuesta a nosotros, por lo que el jet del sur parece moverse más rápido que el del norte. La velocidad real de las partículas en ambos chorros es superior al 80% de la velocidad de la luz.

    Solo se han visto otros dos ejemplos de estas expulsiones de alta velocidad en rayos X de agujeros negros de masa estelar.

    Esta ilustración muestra un agujero negro alejando material de una estrella compañera en órbita cercana. Parte del gas caliente en el disco cruzará el "horizonte de eventos" (el punto sin retorno) y caerá en el agujero negro, algo de él, en cambio, es expulsado del agujero negro en un par de haces cortos de material, o jets. Estos chorros apuntan en direcciones opuestas, lanzado desde fuera del horizonte de sucesos a lo largo de las líneas del campo magnético. Crédito:Centro de rayos X Chandra

    MAXI J1820 + 070 también ha sido observado en longitudes de onda de radio por un equipo dirigido por Joe Bright de la Universidad de Oxford. quien informó previamente la detección de movimiento superluminal de fuentes compactas basándose solo en datos de radio que se extendieron desde el lanzamiento de los jets el 7 de julio, 2018 hasta finales de 2018.

    Debido a que las observaciones de Chandra aproximadamente duplicaron el tiempo que se siguieron los chorros, un análisis combinado de los datos de radio y los nuevos datos de Chandra por Espinasse y su equipo dio más información sobre los jets. Esto incluyó evidencia de que los chorros se están desacelerando a medida que se alejan del agujero negro.

    La mayor parte de la energía de los chorros no se convierte en radiación, pero, en cambio, se libera cuando las partículas de los chorros interactúan con el material circundante. Estas interacciones pueden ser la causa de la desaceleración de los chorros. Cuando los chorros chocan con el material circundante en el espacio interestelar, Se producen ondas de choque, similares a las explosiones sónicas causadas por aviones supersónicos. Este proceso genera energías de partículas superiores a las del Gran Colisionador de Hadrones.

    Los investigadores estiman que alrededor de 400 millones de billones de libras de material fueron expulsadas del agujero negro en estos dos chorros lanzados en julio de 2018. Esta cantidad de masa es comparable a la que podría acumularse en el disco alrededor del agujero negro en el espacio de un pocas horas, y es equivalente a alrededor de mil cometas Halley o alrededor de 500 millones de veces la masa del Empire State Building.

    Los estudios de MAXI J1820 + 070 y sistemas similares prometen enseñarnos más sobre los chorros producidos por los agujeros negros de masa estelar y cómo liberan su energía una vez que interactúan con su entorno.

    Las observaciones de radio realizadas con Karl G. Jansky Very Large Array y MeerKAT también se utilizaron para estudiar los chorros de MAXI J1820 + 070.

    Un artículo que describe estos resultados se publica en la última edición de The Cartas de revistas astrofísicas


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