En una colaboración internacional entre Japón y Suecia, Los científicos aclararon cómo la gravedad afecta la forma de la materia cerca del agujero negro en el sistema binario Cygnus X-1. Sus hallazgos, que fueron publicados en Astronomía de la naturaleza este mes, puede ayudar a los científicos a comprender mejor la física de la gravedad fuerte y la evolución de los agujeros negros y las galaxias.

Cerca del centro de la constelación de Cygnus hay una estrella que orbita el primer agujero negro descubierto en el universo. Juntos, forman un sistema binario conocido como Cygnus X-1. Este agujero negro es también una de las fuentes de rayos X más brillantes del cielo. Sin embargo, la geometría de la materia que da lugar a esta luz era incierta. El equipo de investigación reveló esta información a partir de una nueva técnica llamada polarimetría de rayos X.

Tomar una fotografía de un agujero negro no es fácil. Por una cosa, todavía no es posible observar un agujero negro porque la luz no puede escapar de él. Bastante, en lugar de observar el agujero negro en sí, los científicos pueden observar la luz proveniente de la materia cercana al agujero negro. En el caso de Cygnus X-1, esta materia proviene de la estrella que orbita de cerca el agujero negro.

La mayor parte de la luz que vemos como del sol, vibra en muchas direcciones. La polarización filtra la luz para que vibre en una dirección. Así es como las gafas de nieve con lentes polarizados permiten a los esquiadores ver más fácilmente hacia dónde se dirigen por la montaña:funcionan porque el filtro corta la luz que se refleja en la nieve.

"Es la misma situación con rayos X duros alrededor de un agujero negro, "El profesor asistente de la Universidad de Hiroshima y coautor del estudio, Hiromitsu Takahashi, dijo". los rayos X duros y los rayos gamma que vienen de cerca del agujero negro penetran en este filtro. No existen tales 'gafas' para estos rayos, por lo que necesitamos otro tipo de tratamiento especial para dirigir y medir esta dispersión de luz ".

El equipo necesitaba averiguar de dónde venía la luz y dónde se dispersaba. Para realizar ambas medidas, lanzaron un polarímetro de rayos X en un globo llamado PoGO +. Desde allí, el equipo pudo reconstruir qué fracción de rayos X duros se reflejaba en el disco de acreción e identificar la forma de la materia.

Dos modelos en competencia describen cómo puede verse la materia cerca de un agujero negro en un sistema binario como Cygnus X-1:el modelo de poste de luz y extendido. En el modelo de farola, la corona es compacta y está unida estrechamente al agujero negro. Los fotones se doblan hacia el disco de acreción, resultando en más luz reflejada. En el modelo extendido, la corona es más grande y se extiende alrededor de la vecindad del agujero negro. En este caso, la luz reflejada por el disco es más débil.

Dado que la luz no se dobló tanto bajo la fuerte gravedad del agujero negro, el equipo concluyó que el agujero negro se ajustaba al modelo de corona extendido.

Con esta información, los investigadores pueden descubrir más características sobre los agujeros negros. Un ejemplo es su giro. Los efectos del giro pueden modificar el espacio-tiempo que rodea al agujero negro. Spin también podría proporcionar pistas sobre la evolución del agujero negro. Podría estar disminuyendo su velocidad desde el comienzo del universo, o podría estar acumulando materia y girando más rápido.

"El agujero negro en Cygnus es uno de muchos, ", Dijo Takahashi." Nos gustaría estudiar más agujeros negros usando polarimetría de rayos X, como los más cercanos al centro de las galaxias. Tal vez entendamos mejor la evolución de los agujeros negros, así como la evolución de las galaxias ".