Los comportamientos desconcertantes y extraños de los agujeros negros se han vuelto algo menos misteriosos recientemente, con nuevas observaciones de las misiones Explorer de la NASA Swift y el Nuclear Spectroscopic Telescope Array, o NuSTAR. Los dos telescopios espaciales atraparon un agujero negro supermasivo en medio de un giganteerupción de luz de rayos X, ayudando a los astrónomos a abordar un rompecabezas en curso: ¿cómo se ensanchan los agujeros negros supermasivos?
Los resultados sugieren que los agujeros negros supermasivos envían rayos de rayos X cuando sus coronas circundantes, fuentes de partículas extremadamente energéticas, disparan o se lanzan lejos de los agujeros negros.
"Esta es la primera vez que hemos podido vincular el lanzamiento de la corona con una bengala", dijo Dan Wilkins, de la Universidad de Saint Mary en Halifax, Canadá, autor principal de un nuevo artículo sobre los resultados que aparecen en el Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society . "Esto nos ayudará a comprender cómo los agujeros negros supermasivos alimentan algunos de los objetos más brillantes del universo".
Los agujeros negros supermasivos no emiten luz por sí mismos, pero a menudo están rodeados por discos de material caliente y brillante. La gravedad de un agujero negro atrae remolinos de gas hacia él, calienta este material y lo hace brillar con diferentes tiposde luz. Otra fuente de radiación cerca de un agujero negro es la corona. Las coronas están formadas por partículas altamente energéticas que generan luz de rayos X, pero los detalles sobre su apariencia y cómo se forman no están claros.
Los astrónomos piensan que las coronas tienen una de las dos configuraciones probables. El modelo de "poste de luz" dice que son fuentes compactas de luz, similares a las bombillas, que se encuentran encima y debajo del agujero negro, a lo largo de su eje de rotación. El otro modelo propone que ellas coronas se extienden de manera más difusa, ya sea como una nube más grande alrededor del agujero negro, o como un "emparedado" que envuelve el disco de material circundante como rebanadas de pan. De hecho, es posible que las coronas cambien entre las configuraciones de farola y emparedado.
Los nuevos datos respaldan el modelo de "poste de luz" y demuestran, hasta el más mínimo detalle, cómo se mueven las coronas con forma de bombilla. Las observaciones comenzaron cuando Swift, que monitorea el cielo en busca de explosiones cósmicas de rayos X yLos rayos gamma, captaron una gran llamarada proveniente del agujero negro supermasivo llamado Markarian 335, o Mrk 335, ubicado a 324 millones de años luz de distancia en la dirección de la constelación de Pegaso. Este agujero negro supermasivo, que se encuentra en el centro de una galaxia,alguna vez fue una de las fuentes de rayos X más brillantes del cielo.
"Algo muy extraño sucedió en 2007, cuando Mrk 335 se desvaneció por un factor de 30. Lo que hemos encontrado es que continúa estallando en erupciones pero no ha alcanzado los niveles de brillo y estabilidad vistos antes", dijo Luigi Gallo, elinvestigador principal del proyecto en la Universidad de Saint Mary. Otro coautor, Dirk Grupe de la Universidad Estatal de Morehead en Kentucky, ha estado usando Swift para monitorear regularmente el agujero negro desde 2007.
En septiembre de 2014, Swift atrapó a Mrk 335 en una gran llamarada. Una vez que Gallo se enteró, envió una solicitud al equipo de NuSTAR para que realizara un seguimiento rápido del objeto como parte de un programa de "objetivo de oportunidad", donde el observatorio estaba previamenteel horario de observación planeado se interrumpe para eventos importantes. Ocho días después, NuSTAR fijó sus ojos de rayos X en el objetivo, presenciando la mitad final del evento de bengala.
Después de un cuidadoso escrutinio de los datos, los astrónomos se dieron cuenta de que estaban viendo la expulsión y el eventual colapso de la corona del agujero negro.
"La corona se reunió hacia adentro al principio y luego se lanzó hacia arriba como un chorro", dijo Wilkins. "Todavía no sabemos cómo se forman los chorros en los agujeros negros, pero es una posibilidad emocionante que la corona de este agujero negro comenzara a formar elbase de un jet antes de que se derrumbara ".
¿Cómo podrían los investigadores decir que la corona se movió? La corona emite luz de rayos X que tiene un espectro ligeramente diferente - "colores" de rayos X - que la luz que proviene del disco alrededor del agujero negro. Al analizar unEspectro de luz de rayos X de Mrk 335 en un rango de longitudes de onda observadas por Swift y NuSTAR, los investigadores pudieron decir que la luz de rayos X de la corona se había iluminado, y que este brillo se debió al movimiento de la corona.
Coronas puede moverse muy rápido. La corona asociada con Mrk 335, según los científicos, viajaba a aproximadamente el 20 por ciento de la velocidad de la luz. Cuando esto sucede, y la corona se lanza en nuestra dirección, su luz se ilumina en un efectollamado refuerzo Doppler relativista.
Poniendo todo esto junto, los resultados muestran que el destello de rayos X de este agujero negro fue causado por la corona expulsada.
"La naturaleza de la fuente energética de rayos X que llamamos corona es misteriosa, pero ahora con la capacidad de ver cambios dramáticos como este estamos obteniendo pistas sobre su tamaño y estructura", dijo Fiona Harrison, investigadora principal deNuSTAR en el Instituto de Tecnología de California en Pasadena, que no estaba afiliado al estudio.
Quedan muchos otros acertijos de agujeros negros. Por ejemplo, los astrónomos quieren entender qué causa la expulsión de la corona en primer lugar.
NuSTAR es una misión Small Explorer dirigida por Caltech y administrada por el Laboratorio de Propulsión a Chorro de la NASA en Pasadena, California, para la Dirección de Misión Científica de la NASA en Washington. NuSTAR fue desarrollado en colaboración con la Universidad Técnica Danesa y la Agencia Espacial Italiana ASI.La nave espacial fue construida por Orbital Sciences Corp., Dulles, Virginia. El centro de operaciones de la misión de NuSTAR está en UC Berkeley, y el archivo de datos oficial está en el Centro de Investigación del Archivo de Ciencia de Astrofísica de Alta Energía de la NASA. ASI proporciona la estación terrestre de la misión y un archivo espejo.JPL es administrado por Caltech para la NASA.
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por NASA / Laboratorio de Propulsión a Chorro . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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