Revelan la conexión entre la corona caliente que rodea a un agujero negro galáctico y los chorros de materia que emite

Forma parte de un sistema binario conocido como microcuásar, compuesto además por una estrella normal masiva con la que se orbitan entre sí. El estudio, que se publica hoy en la revista Nature Astronomy, contó con la participación de un astrónomo del CONICET.

Los microcuásares o estrellas binarias de rayos X son un tipo de objeto galáctico compuesto por un agujero negro (región del espacio-tiempo que presentan una densa concentración de masa de la que ninguna partícula material puede salir, ni siquiera la luz), o una estrella de neutrones, y una estrella normal masiva que se orbitan entre sí. Se caracterizan por la emisión variable de jets o chorros de materia que se disparan de manera simétrica y bipolar, es decir en ambas direcciones perpendiculares al plano de observación, y que tienen lugar cuando ambos objetos se encuentran lo suficientemente cerca: el agujero negro acreta (incorpora) material de la estrella, lo calienta en una especie de corona de gas que lo circunda, y parte de esa energía es expulsada en chorros que alcanzan velocidades cercanas a la de la luz.

El mecanismo por el que se producen esas emisiones no está del todo claro: “Desde hace décadas se debate si la corona y el chorro no son, sencillamente, lo mismo. Ahora logramos ver que no, que surgen uno tras el otro, y que los chorros suceden a la formación de la corona”, explica Mariano Méndez, astrónomo argentino del Instituto Astronómico Kapteyn de la Universidad de Groninga, Países Bajos, y primer autor de un estudio internacional que acaba de echar luz sobre el origen de esos jets. El estudio, que contó además con la participación de un científico del CONICET La Plata, se publica hoy en la revista Nature Astronomy.

El trabajo se basó en la recopilación de más de 15 años de observaciones de distintos telescopios internacionales sobre la actividad del microcuásar GRS 1915+105 ubicado en la Vía Láctea a unos 36 mil años luz en dirección a la constelación del Águila, compuesto por un agujero negro de unas 12 veces la masa del Sol y una estrella normal que orbita a su alrededor. “La fuerza de los resultados que obtuvimos radica tanto en la diversidad de los datos que utilizamos como en las técnicas para explorarlos”, subraya Federico García, investigador del CONICET en el Instituto Argentino de Radioastronomía (IAR, CONICET-UNLP-CICPBA), también autor del trabajo.

Los datos utilizados incluyeron, por ejemplo, el seguimiento de la actividad del agujero negro central de GRS 1915+105 desde el espacio, con observaciones cada cerca de tres días, y la medición diaria de las ondas de radio que emiten sus jets. “Estudiamos los espectros –descomponiendo la luz que emiten–, hicimos análisis temporales de los rayos X para ver la variabilidad de la corona en fracciones de segundo y lo comparamos con el seguimiento realizado con radiotelescopios para observar la formación de estos chorros de manera recurrente en escalas de meses a años”, comenta García. Según el experto del IAR –espacio que, entre sus líneas de investigación, tiene una dedicada al estudio del camino evolutivo de estos sistemas y sus procesos radiativos de altas energías asociados, es decir, aquellos relacionados con la radiación que emiten–, las observaciones permitieron inferir que cuando la corona es más pequeña y fría, los jets son más intensos, es decir que estos se desarrollan cuando la corona se contrae.

Uno de los interrogantes que quedan sin respuesta es por qué la radiación X proveniente de la corona que se detecta mediante los telescopios tiene más luminosidad que la energía térmica que almacenan. “Sospechamos que ese exceso de energía se encuentra contenido en el campo magnético en torno al agujero negro, que a su vez podría ser el causante de los chorros. Si ese campo magnético es caótico o desordenado, la energía del sistema se canaliza hacia la corona, calentándola, mientras que si es ordenado es capaz de ayudar al material a escapar a través de los jets”, postulan.

07/03/2022