Una investigación revela pistas sobre el aura cósmica alrededor de un agujero negro binario
Los agujeros negros son uno de los mayores misterios del universo, pero no resulta imposible detectarlos. Se presentan de distintas formas: desde los agujeros negros en sistemas binarios que son básicamente vestigios muertos de estrellas masivas unas diez veces más grandes que el Sol, hasta los agujeros supermasivos ubicados en los centros de las galaxias que son entre un millón y mil millones de veces más grandes que nuestra estrella. El gas que orbita en torno a un sistema de agujero negro es una reserva que se acumula lentamente a lo largo del tiempo y lo impulsa. La fuerza gravitacional conduce a la formación de un disco de acreción. «Aunque se activan mediante el mismo mecanismo de acreción, los sistemas de agujero negro binario muestran una fenología compleja que está determinada en gran medida por la manifestación de diferentes estados de acreción. Dichos estados podrían variar enormemente en sus características espectrales y de luminosidad. Además, probablemente están relacionados con el lanzamiento de flujos de materia ionizada, vientos y chorros relativistas», explica Barbara De Marco, coordinadora de BHmapping, un proyecto financiado por las Acciones Marie Skłodowska-Curie. A lo que añade: «Se desconoce el origen de dicho estado de acreción. Sin embargo, se cree que las diferencias de la distribución geométrica en la acreción de gases desempeñan un papel importante».
Esclarecimiento sobre la geometría del flujo de gases
Los investigadores trabajaron en técnicas para cartografiar y delimitar la geometría de los gases luminiscentes calientes que entran en espiral hacia dentro del agujero negro y para entender cómo varía su forma según el estado de acreción. Asimismo, investigaron si y cómo la distribución de la materia que se desplaza hacia dentro se entrelaza con chorros de partículas que se expulsan de los agujeros negros y se aceleran a una velocidad próxima a la de la luz. «Los investigadores han especulado desde hace mucho tiempo sobre cómo se comportan los discos de acreción. Los resultados del proyecto les permitieron entender mucho mejor este comportamiento. También se han interesado por el mecanismo que activan determinados agujeros negros para potenciar la formación y el lanzamiento de los chorros relativistas», indica De Marco. El equipo utilizó técnicas innovadoras que ayudan a extraer información temporal y espectral de los flujos de emisiones de rayos X. «Las longitudes de onda de la radiación y la distribución de la amplitud de onda a lo largo del tiempo depende de la distancia desde el agujero negro. Nuestro enfoque nos permite realizar una tomografía de forma fiable, segmentando regiones a diferentes distancias con amplitudes de flujo variable a lo largo del tiempo», explica De Marco.
Vincular los flujos de acreción y los chorros relativistas
El equipo encontró pruebas de cambios constantes y significativos en la geometría de los flujos de acreción internos, como una función del estado de acreción de la fuente. Mediante el mapeo de reverberación obtuvieron tiempos de respuesta bastante largos en los estados de acreción caracterizados por una baja luminosidad. En cambio, los retrasos medidos fueron más cortos al cambiar el estado de la fuente de acreción (más fuentes luminosas). Los análisis también mostraron que las regiones cercanas al agujero negro estaban cubiertas con un plasma extremadamente caliente y heterogéneo, el cual es la fuente de los fotones de rayos X más energéticos que emite un agujero negro binario. Los investigadores identificaron el momento en que el disco de acreción llega a la órbita más pequeña posible alrededor del agujero negro binario y concluyeron que eso ocurre de forma simultánea con el lanzamiento del chorro relativista. Mediante el uso de técnicas espectral-temporales avanzadas y datos sobre rayos X de alta calidad, BHmapping desveló un vínculo claro entre la geometría del flujo de acreción y el mecanismo responsable de lanzar un chorro relativista. Los investigadores prevén que sus métodos de análisis se utilicen de manera rutinaria para estudiar los flujos de acreción de sistemas de agujero negro binario con tamaño diferente.
Palabras clave
BHmapping, agujero negro, chorro relativista, estado de acreción, disco de acreción, geometría, flujo de acreción, rayos X
