Luz en rayos X de un agujero negro cercano se acelera misteriosamente

En esta representación artística, una corriente de materia sigue a una enana blanca que orbita dentro del disco de acreción más interno que rodea al agujero negro supermasivo de 1ES 1927. - AURORE SIMONNET/SONOMA STATE UNIVERSITY

   MADRID, 13 Ene. (EUROPA PRESS) -

   Un agujero negro supermasivo ha mantenido a los astrónomos pegados a sus telescopios durante los últimos años. Primero se produjo una desaparición sorpresiva y ahora se observa un acto de giro inestable.

   Científicos del MIT han presentado estos hallazgos en la 245ª reunión de la American Astronomical Soceity y en el repositorio arXiv y publicarán los resultados en un próximo artículo en 'Nature'.

   El agujero negro en cuestión es 1ES 1927+654, que tiene una masa similar a la de un millón de soles y se encuentra en una galaxia que se encuentra a 100 millones de años luz de distancia. En 2018, astrónomos del MIT y de otros lugares observaron que la corona del agujero negro (una nube de plasma blanco incandescente y en movimiento) desapareció de repente, antes de volver a ensamblarse meses después. El breve pero dramático cierre fue una novedad en la astronomía de agujeros negros. Ahora, los miembros del equipo del MIT han detectado el mismo agujero negro mostrando un comportamiento sin precedentes.

   En concreto, los astrónomos han detectado destellos de rayos X procedentes del agujero negro a un ritmo cada vez mayor. A lo largo de un período de dos años, los destellos, con oscilaciones de milihercios, aumentaron su frecuencia de cada 18 minutos a cada siete minutos. Esta espectacular aceleración de los rayos X no se había observado hasta ahora en un agujero negro.

   Los investigadores exploraron una serie de escenarios para explicar los destellos. Creen que el culpable más probable es una enana blanca giratoria, un núcleo extremadamente compacto de una estrella muerta que orbita alrededor del agujero negro y se acerca peligrosamente a su horizonte de sucesos, el límite más allá del cual nada puede escapar de la atracción gravitatoria del agujero negro. Si este es el caso, la enana blanca debe estar haciendo un impresionante acto de equilibrio, ya que podría estar llegando directamente al borde del agujero negro sin caer en él.

   "Esto sería lo más cercano que conocemos alrededor de un agujero negro", confirma Megan Masterson, estudiante de posgrado en física del MIT, quien codirigió el descubrimiento. "Esto nos indica que objetos como las enanas blancas pueden vivir muy cerca de un horizonte de sucesos durante un período de tiempo relativamente prolongado".

   Si una enana blanca es la causa del misterioso destello del agujero negro, también emitiría ondas gravitacionales, en un rango que sería detectable por observatorios de próxima generación como la Antena Espacial de Interferómetro Láser (LISA) de la NASA. "Estos nuevos detectores están diseñados para detectar oscilaciones en la escala de minutos, por lo que este sistema de agujero negro está en ese punto óptimo", comenta la coautora Erin Kara, profesora asociada de física en el MIT.

   Masterson y Kara exploraron modelos para varios fenómenos astrofísicos que podrían explicar los patrones de rayos X que observaron, incluida una posibilidad relacionada con la corona del agujero negro. "Una idea es que esta corona oscila, tal vez se mueve de un lado a otro, y si comienza a encogerse, esas oscilaciones se aceleran a medida que las escalas se hacen más pequeñas", dice Masterson. "Pero estamos en las primeras etapas de la comprensión de las oscilaciones coronales".

   Un escenario más probable, y que los científicos comprenden mejor en términos de la física involucrada, tiene que ver con una enana blanca temeraria. "Estas cosas son realmente pequeñas y bastante compactas, y nuestra hipótesis es que se trata de una enana blanca que se está acercando tanto al agujero negro", argumenta Masterson.

   Según sus modelos, los investigadores estiman que la masa de la enana blanca podría ser aproximadamente una décima parte de la del Sol. En cambio, el agujero negro supermasivo en sí mismo es del orden de un millón de masas solares. Cuando un objeto se acerca tanto a un agujero negro supermasivo, se espera que emita ondas gravitacionales que lo acerquen al agujero negro. A medida que se acerca, la enana blanca se mueve a un ritmo más rápido, lo que puede explicar la frecuencia cada vez mayor de las oscilaciones de rayos X que observó el equipo.

   La enana blanca está prácticamente al borde del abismo y se estima que se encuentra a tan solo unos pocos millones de kilómetros del horizonte de sucesos. Sin embargo, los investigadores predicen que la estrella no caerá en él. Si bien la gravedad del agujero negro puede atraer a la enana blanca hacia adentro, la estrella también está perdiendo parte de su capa exterior hacia el agujero negro. Este desprendimiento actúa como un pequeño contragolpe, de modo que la enana blanca, un objeto increíblemente compacto en sí mismo, puede resistirse a cruzar el límite del agujero negro.

   "Como las enanas blancas son pequeñas y compactas, es muy difícil desmembrarlas, por lo que pueden estar muy cerca de un agujero negro", afirma Kara. "Si este escenario es correcto, esta enana blanca está justo en el punto de inflexión y es posible que la veamos alejarse aún más".

   El equipo planea seguir observando el sistema, con telescopios existentes y futuros, para comprender mejor la física extrema que se desarrolla en los entornos más internos de un agujero negro. Están particularmente entusiasmados por estudiar el sistema una vez que se lance el detector de ondas gravitacionales LISA (actualmente planeado para mediados de la década de 2030), ya que las ondas gravitacionales que debería emitir el sistema estarán en un punto óptimo que LISA podrá detectar claramente.

   "Lo único que he aprendido con esta fuente es que nunca hay que dejar de mirarla porque probablemente nos enseñará algo nuevo", finaliza Masterson. "El siguiente paso es simplemente mantener los ojos abiertos".