VLT y el satélite Rossi XTE estudian agujeros negros violentamente variables

Agujero negro parpadeante

Unas observaciones únicas de la parpardeante luz de los alrededores de dos agujeros negros proporcionan una nueva visión de la colosal energía que fluye en sus corazones. Cartografiando cómo de bien encajan las variaciones en luz visible de esos rayos-X en escalas de tiempo muy cortas, los astrónomos han demostrado que los campos magnéticos deben desempeñar un papel crucial en la forma en que los agujeros negros tragan materia.

Como la llama de una vela, la luz procedente de los alrededores de un agujero negro no es constante — flamea, petardea y chisporrotea. “El rápido parpadeo de la luz de un agujero negro es más comúnmente observado en longitudes de onda de rayos-X”, dice Poshak Gandhi, quien lideró el equipo internacional que informa de estos resultados. “Este nuevo estudio es uno de sólo un puñado hasta la fecha en explorar las variaciones rápidas en luz visible, y, más importante, cómo estas fluctuaciones se relacionan con las del rayos-X”.

Las observaciones rastrearon el brillo de los agujeros negros de forma simultánea usando dos instrumentos distintos, uno en el terreno y uno en el espacio. Los datos de rayos-X fueron tomados usando el satélite Explorado Síncrono de Rayos-X de la NASA. La luz visible fue recolectada con la cámara de alta velocidad ULTRACAM, un instrumento visitante en el Telescopio Muy Grande de ESO (VLT), que registra hasta 20 imágenes por segundo. ULTRACAM fue desarrollada por los miembros del equipo Vik Dhillon y Tom Marsh. “Éstas se encuentran entre las observaciones más rápidas de agujeros negros jamás obtenidas con un gran telescopio óptico”, dice Dhillon.

Para su sorpresa, los astrónomos descubrieron que las fluctuaciones en el brillo de la luz visible eran incluso más rápidas que las vistas en rayos-X. Además, las variaciones en luz visible y rayos-X se encontró que no eran simultáneas, sino que seguían un patrón repetido y notable: justo antes de una llamarada de rayos-X la luz visible se atenúa, y entonces surge un brillante destello durante una diminuta fracción de segundo antes de decrementar rápidamente de nuevo.

Ninguna de esta radiación emerge directamente del agujero negro, sino del intenso flujo de energía de materia eléctricamente cargada en su vecindad. El entorno de un agujero negro se ve constantemente moldeado por una desenfrenada melé de potentes y confrontadas fuerzas como la gravedad, magnetismo y presión explosiva. Como resultado, la luz emitida por el flujo caliente de materia varía en brillo de una forma caprichosa. “Pero el patrón encontrado en este nuevo estudio posee una estructura estable que se mantiene frente a la variabilidad caótica ,y por tanto, puede arrojar pistas vitales sobre los procesos físicos dominantes subyacentes en acción”, dice el miembro del equipo Andy Fabian.

La emisión de luz visible procedente de la vecindad de los agujeros negros se pensaba que era un efecto secundario, con un estallido de rayos-X primario iluminando el gas de los alrededores que brillaba en el rango visible. Pero si fuese así, cualquier variación de la luz visible tendría un retardo respecto a la variabilidad de rayos-X, y sería mucho más lento el paso entre el pico y su apagado. “El rápido parpadeo de luz visible ahora descubierto descarta inmediatamente este escenario para ambos sistemas estudiados”, afirma Gandhi. “En lugar de variaciones en las emisiones de rayos-X y luz visible debe haber algún origen común, y uno muy cercano al propio agujero negro”.

Los potentes campos magnéticos representan el mejor candidato para el proceso físico predominante. Actuando como reserva, puede absorber la energía liberada cerca del agujero negro, almacenándola hasta que se descarga en plasma emisor de rayos-X (a muchos millones de grados), o como flujos de partículas cargadas que viajan casi a la velocidad de la luz. La división de energía en estas dos componentes pueden dar como resultado el patrón característico de variabilidad de rayos-X y luz visible.

Los dos agujeros negros estudiados aquí son, GX 339-4 y SWIFT J1753.5-0127, que son restos de estrellas masivas muerfas en la Vía Láctea. Está incrustadas en sistemas estelares “binarios” sepadaso, donde los agujeros negros están ligados a una estrella normal que pierde materia hacia su oscura compañera. Ambos agujeros negros tienen masas de alrededor de 10 veces la de nuestro Sol, aunque el tamaño de sus órbitas en de sólo unos pocos millones de kilómetros, mucho más compacto que la órbita de Mercurio alrededor del Sol.


Fecha Original: 15 de octubre de 2008
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