Los agujeros negros, esas fascinantes singularidades que se asientan en el precipicio de lo conocido y lo desconocido, nos siguen sorprendiendo con su comportamiento. Como organizaciones como el Event Horizon Telescope han dejado en claro, hay muchas cosas que no sabemos sobre los agujeros, y peor aún, ni siquiera sabemos cuánto no sabemos.
Ahora, los científicos han observado un nuevo fenómeno que se suma a la mística del agujero negro: un agujero negro que gira rápidamente y expulsa gotas masivas de plasma.
El agujero negro en cuestión es parte de un par binario llamado V404 Cygni. El agujero negro está comiendo su estrella compañera, succionando su masa en su disco de acreción, luego expulsando material a través de dos chorros. Esto no es inusual para un agujero negro, aunque no todos tienen chorros. Pero lo que es inusual es el momento del material expulsado por los chorros. En lugar de un flujo constante, el material sale en forma de gotas.
V404 Cygni está a unos 8,000 años luz de la Tierra. Fue visto por primera vez en 1989 cuando expulsó una gran explosión de material de alta energía y radiación. Luego quedó inactivo durante 26 años.
Luego, en 2015, volvió a encenderse, y el satélite INTEGRAL (Laboratorio Internacional de Astrofísica de Rayos Gamma) de la Agencia Espacial Europea (ESA) pudo estudiarlo en rayos gamma de alta energía. Se convirtió en el objeto más brillante del cielo en rayos gamma. En ese momento, el científico del proyecto INTEGRAL Erik Kuulkers dijo: "El comportamiento de esta fuente es extraordinario en este momento, con repetidos destellos brillantes de luz en escalas de tiempo de menos de una hora, algo que rara vez se ve en otros sistemas de agujeros negros.”
¿Que esta pasando?
Es útil observar cómo suelen funcionar los agujeros negros como este. La gravedad masiva del agujero negro extrae material de su estrella compañera hacia su disco de acreción. El disco de acrecentamiento gira, calienta el material y hace que "brille". Parte del material nunca llega al agujero negro y se emite a través de chorros.
Un avance rápido hasta ahora, y un nuevo estudio basado en datos recopilados durante la explosión de 2015 por múltiples observatorios está proporcionando una explicación.
“Durante el estallido observamos detalles de las emisiones del chorro cuando el material se expulsa a una velocidad muy alta desde la vecindad del agujero negro", Dice Simone Migliari, astrofísica de la ESA y coautora del artículo. "Podemos ver los jets disparando en diferentes direcciones en una escala de tiempo de menos de una hora, lo que significa que las regiones internas del sistema están girando bastante rápido.”
Sí, el agujero negro está comiendo su estrella compañera, absorbiendo el material en su disco de acreción. Y sí, parte del material en el disco se expulsa en chorros. Pero, según el estudio, esto solo ocurre en ráfagas porque, por alguna razón, el agujero negro está desalineado con su propio disco de acreción.
"Lo que es diferente en V404 Cygni es que creemos que el disco de material y el agujero negro están desalineados", Dice el profesor asociado James Miller-Jones, del Centro Internacional de Investigación de Radioastronomía (ICRAR) en la Universidad de Curtin, Australia, quien es el autor principal del nuevo artículo.
“Esto parece estar causando que la parte interna del disco se tambalee como un trompo que se está desacelerando y dispara chorros en diferentes direcciones a medida que cambia de orientación..”
El bamboleo significa que el material no cae en el agujero negro a un ritmo uniforme. Cuando hay un estallido, significa que una gran cantidad de material ha caído en el agujero en un corto período de tiempo. Eso aumenta la cantidad de material en el disco de acreción causando una explosión de energía.
INTEGRAL fue parte integral de este estudio porque observó V404 Cygni durante cuatro semanas. Otros observatorios solo pudieron observar durante unas horas. Las observaciones de INTEGRAL permitieron a los científicos descubrir la mecánica del agujero negro, su geometría y niveles de energía, y establecer el vínculo entre el material entrante y el material saliente.
“Con INTEGRAL, pudimos seguir observando V404 Cygni continuamente durante cuatro semanas, mientras que otros satélites de alta energía solo podían tomar instantáneas más cortas", Dice Erik Kuulkers, científico del proyecto INTEGRAL en la ESA.
“Los datos de rayos X apoyar un modelo donde La parte interna del disco de acreción está inclinada con respecto al resto del sistema, muy probablemente debido a la inclinación del agujero negro con respecto a la órbita de la estrella compañera.", Explica Simone.
La pregunta sigue siendo, ¿por qué está desalineada?
Solo hay algunas conjeturas preliminares sobre la causa de la desalineación. Puede haber sido una supernova.
Dado que el agujero negro en sí fue creado por una supernova, esa patada inicial puede haber causado que el agujero y el segmento interior de su disco de acreción se desalineen. Eso es lo que muestran las simulaciones, de todos modos.
“Los resultados encajarían en un escenario, también estudiado en simulaciones informáticas recientes, donde el flujo de acreción en las proximidades del agujero negro y los chorros pueden rotar juntos", Dice Kuulkers.
“Deberíamos esperar una dinámica similar en cualquier agujero negro fuertemente acreedor cuyo giro esté desalineado con el gas entrante, y tendremos que tener en cuenta los diferentes ángulos de inclinación del chorro al interpretar las observaciones de los agujeros negros en todo el Universo..”
Fuentes:
- Documento de investigación: Una orientación de chorro que cambia rápidamente en el sistema de agujeros negros de masa estelar VG404 Cygni
- Comunicado de prensa: un agujero negro escupidor
- Misión INTEGRAL de la ESA
- Comunicado de prensa: Monster Black Hole despierta después de 26 años
