Parece que el universo tiene un extraño sentido del humor. Mientras que un virus incrustado en la corona ha pisoteado el mundo, otra corona completamente diferente a unos 100 millones de años luz de la Tierra ha desaparecido misteriosamente.

Por primera vez, Los astrónomos del MIT y otros lugares han observado cómo la propia corona de un agujero negro supermasivo, el ultrabrillante, anillo de mil millones de grados de partículas de alta energía que rodea el horizonte de eventos de un agujero negro, fue destruido abruptamente.

La causa de esta dramática transformación no está clara, aunque los investigadores suponen que la fuente de la calamidad pudo haber sido una estrella atrapada en la atracción gravitacional del agujero negro. Como un guijarro arrojado a una caja de cambios, la estrella puede haber rebotado a través del disco de material arremolinado del agujero negro, provocando todo en los alrededores, incluidas las partículas de alta energía de la corona, para caer repentinamente en el agujero negro.

El resultado, como observaron los astrónomos, fue una caída precipitada y sorprendente en el 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, profesor asistente de física en el MIT. "Pero en este objeto, lo vimos cambiar por 10, 000 durante un año, e incluso cambió por un factor de 100 en ocho horas, lo cual es totalmente inaudito y realmente alucinante ".

Tras la desaparición de la corona, Los astrónomos continuaron observando cómo el agujero negro comenzaba a juntar lentamente material de sus bordes exteriores para reformar su disco de acreción arremolinado. que a su vez comenzó a hacer girar rayos X de alta energía cerca del horizonte de eventos del agujero negro. De este modo, en solo unos meses, el agujero negro pudo generar una nueva corona, casi vuelve a su luminosidad original.

"Esta parece ser la primera vez que vemos desaparecer una corona, pero luego también se reconstruye a sí mismo, y estamos viendo esto en tiempo real, "Dice Kara." Esto será realmente importante para comprender cómo se calienta y se alimenta la corona de un agujero negro en primer lugar ".

Kara y sus coautores, incluido el autor principal Claudio Ricci de la Universidad Diego Portales en Santiago, Chile, han publicado sus hallazgos hoy en Cartas de revistas astrofísicas . Los coautores del MIT incluyen a Ron Remillard, y Dheeraj Pasham.

Una lavadora ágil

En marzo de 2018, una explosión inesperada iluminó la vista de ASSASN, la encuesta automatizada All-Sky para Super-Novae, que examina todo el cielo nocturno en busca de actividad de supernova. La encuesta registró un destello de 1ES 1927 + 654, un núcleo galáctico activo, o AGN, ese es un tipo de agujero negro supermasivo con un brillo más alto de lo normal en el centro de una galaxia. ASSASN observó que el brillo del objeto aumentó a unas 40 veces su luminosidad normal.

"Este era un AGN que conocíamos, pero no fue muy especial "Kara dice". Entonces notaron que este AGN común y corriente se volvió repentinamente brillante, que llamó nuestra atención, y comenzamos a apuntar muchos otros telescopios en muchas otras longitudes de onda para mirarlo ".

El equipo usó múltiples telescopios para observar el agujero negro en los rayos X, óptico, y bandas de ondas ultravioleta. La mayoría de estos telescopios apuntaban al agujero negro periódicamente, por ejemplo, registrar observaciones durante todo un día, cada seis meses. El equipo también observó el agujero negro a diario con 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.

"NICER es genial porque es muy ágil, "Dice Kara." Es esta pequeña lavadora rebotando alrededor de la EEI, y puede recolectar una tonelada de fotones de rayos X. Cotidiano, NICER podría echar un vistazo rápido a este AGN, luego vete y haz otra cosa ".

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

"Después de que ASSASN lo vio pasar por este enorme y loco arrebato, vimos como la corona desaparecía, "Recuerda Kara." Se volvió indetectable, que nunca antes habíamos visto ".

Un destello estremecedor

Los físicos no están seguros de qué causa exactamente la formación de una corona, pero creen que tiene algo que ver con la configuración de las líneas del campo magnético que atraviesan el disco de acreción de un agujero negro. En las regiones exteriores del disco de material en remolino 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 eventos, círculos materiales con más energía, de una manera que pueda hacer que las líneas del campo magnético se retuerzan y se rompan, luego vuelva a conectar. Esta maraña de energía magnética podría hacer girar partículas que se arremolinan cerca del agujero negro, al nivel de los rayos X de alta energía, formando la corona en forma de corona que rodea el agujero negro.

Kara y sus colegas creen que si una estrella rebelde fue realmente la culpable de la desaparición de la corona, primero habría sido destrozado por la atracción gravitacional del agujero negro, esparciendo escombros estelares a través del disco de acreción. Esto puede haber causado el destello temporal en el brillo que capturó ASSASN. Esta "interrupción de las mareas, "como los astrónomos llaman a un evento tan estremecedor, habría provocado que gran parte del material del disco cayera repentinamente en el agujero negro. También podría haber desequilibrado las líneas del campo magnético del disco de una manera que ya no podría generar ni soportar una corona de alta energía.

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

"Lo que eso nos dice es que, si toda la acción ocurre dentro de ese radio de interrupción de las mareas, eso significa que la configuración del campo magnético que soporta la corona debe estar dentro de ese radio, "Kara dice". 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 fue realmente la causa de la corona faltante del agujero negro, y si se formara una corona en un agujero negro supermasivo de tamaño similar, lo haría en un radio de unos cuatro minutos luz, una distancia que se traduce aproximadamente en unos 75 millones de kilómetros desde el centro del agujero negro.

"Con la salvedad de que este evento se produjo a partir de una interrupción estelar de las mareas, Estas serían algunas de las restricciones más estrictas que tenemos sobre dónde debe existir la corona, "Dice Kara.

La corona se ha reformado desde entonces, iluminando rayos X de alta energía que el equipo también pudo observar. No es tan brillante como antes pero los investigadores continúan monitoreándolo, aunque con menos frecuencia, para ver qué más tiene reservado este sistema.

"Queremos vigilarlo, "Dice Kara." Todavía está en este inusual estado de alto flujo, y tal vez vuelva a hacer algo loco, así que no queremos perdernos eso ".

Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre la investigación del MIT, innovación y docencia.