Parece que el universo tiene un extraño sentido del humor. Mientras que un virus con corona incrustada ha corrido por todo el mundo, otra corona completamente diferente a unos 100 millones de años luz de la Tierra ha desaparecido misteriosamente.
Por primera vez, los astrónomos del MIT y de otros lugares han visto cómo la propia corona de un agujero negro supermasivo, el anillo ultrabrillante de partículas de alta energía de mil millones de grados que rodea el horizonte de eventos de un agujero negro, fue destruido abruptamente.
La causa de esta transformación dramática no está clara, aunque los investigadores suponen que la fuente de la calamidad puede haber sido una estrella atrapada en el tirón gravitacional del agujero negro. Como una piedra arrojada a una caja de cambios, la estrella puede rebotar a través del negrodisco de remolino del material del agujero, lo que hace que todo en las proximidades, incluidas las partículas de alta energía de la corona, caigan repentinamente en el agujero negro.
El resultado, como observaron los astrónomos, fue una caída precipitada y sorprendente en el brillo del agujero negro, por un factor de 10,000, en menos de un año.
"Esperamos que los cambios de luminosidad así de grandes varíen en escalas de tiempo de muchos miles a millones de años", dice Erin Kara, profesora asistente de física en el MIT. "Pero en este objeto, vimos un cambio de 10,000 en un año,e incluso cambió por un factor de 100 en ocho horas, lo que es totalmente desconocido y realmente alucinante ".
Después de la desaparición de la corona, los astrónomos continuaron observando cómo el agujero negro comenzó a juntar lentamente el material de sus bordes exteriores para reformar su disco de acreción giratorio, que a su vez comenzó a girar rayos X de alta energía cerca del agujero negrohorizonte de eventos. De esta manera, en solo unos meses, el agujero negro pudo generar una nueva corona, casi de vuelta a su luminosidad original.
"Esta parece ser la primera vez que hemos visto desaparecer una corona en primer lugar, pero luego también se reconstruye, y estamos viendo esto en tiempo real", dice Kara. "Esto será realmente importante paraentender cómo se calienta y se acciona la corona de un agujero negro en primer lugar "
Kara y sus coautores, incluido el autor principal Claudio Ricci de la Universidad Diego Portales en Santiago, Chile, han publicado hoy sus hallazgos en Letras del diario astrofísico . Los coautores del MIT incluyen a Ron Remillard y Dheeraj Pasham.
Una lavadora ágil
En marzo de 2018, una explosión inesperada iluminó la vista de ASSASN, la Encuesta Automática All-Sky para Super-Novae, que examina la actividad de supernova en todo el cielo nocturno. La encuesta registró un destello de 1ES 1927 + 654, un activonúcleo galáctico, o AGN, que es un tipo de agujero negro supermasivo con un brillo superior al normal en el centro de una galaxia. ASSASN observó que el brillo del objeto saltó aproximadamente 40 veces su luminosidad normal.
"Este era un AGN del que sabíamos algo, pero no era muy especial", dice Kara. "Entonces notaron que este AGN corriente se volvió repentinamente brillante, lo que llamó nuestra atención, ycomenzamos a apuntar muchos otros telescopios en muchas otras longitudes de onda para mirarlo "
El equipo utilizó múltiples telescopios para observar el agujero negro en las bandas de rayos X, ópticas y de onda ultravioleta. La mayoría de estos telescopios apuntaban periódicamente al agujero negro, por ejemplo, registrando observaciones durante un día completo, cada seis mesesEl equipo también observó diariamente el agujero negro con el NICER de la NASA, un telescopio de rayos X mucho más pequeño, instalado a bordo de la Estación Espacial Internacional, con detectores desarrollados y construidos por investigadores del MIT.
"NICER es genial porque es muy ágil", dice Kara. "Es esta pequeña lavadora que rebota alrededor de la EEI, y puede recoger una tonelada de fotones de rayos X. Todos los días, NICER podría echar un vistazo rápido a estoAGN, luego vete y haz otra cosa "
Con observaciones frecuentes, los investigadores pudieron atrapar el agujero negro cuando cayó bruscamente en brillo, en prácticamente todas las bandas de ondas que midieron, y especialmente en la banda de rayos X de alta energía, una observación que señaló que ella corona del agujero negro se había vaporizado completa y repentinamente.
"Después de que ASSASN lo vio pasar por este estallido enorme y loco, vimos como la corona desaparecía", recuerda Kara. "Se volvió indetectable, lo que nunca habíamos visto antes"
Un destello de sacudidas
Los físicos no están seguros de qué causa exactamente que se forme una corona, pero creen que tiene algo que ver con la configuración de las líneas de campo magnético que atraviesan el disco de acreción de un agujero negro. En las regiones externas del remolino de material de un agujero negro,Las líneas de campo magnético están más o menos en una configuración directa. Más cerca, y especialmente cerca del horizonte de eventos, los círculos de material con más energía, de una manera que puede hacer que las líneas de campo magnético se tuerzan y se rompan, luego se reconectan. Esta maraña de energía magnéticapodría hacer girar partículas que se arremolinan cerca del agujero negro, al nivel de rayos X de alta energía, formando la corona en forma de corona que rodea el agujero negro.
Kara y sus colegas creen que si una estrella descarriada fuera realmente la culpable de la desaparición de la corona, primero habría sido destrozada por la fuerza gravitacional del agujero negro, esparciendo escombros estelares en el disco de acreción. Esto puede haber causado el destello temporal.en el brillo que ASSASN capturó. Esta "interrupción de las mareas", como los astrónomos llaman un evento tan sacudido, habría provocado que gran parte del material en el disco cayera repentinamente en el agujero negro. También podría haber arrojado las líneas del campo magnético del disco fuera degolpear de una manera que ya no podría generar y soportar una corona de alta energía.
Este último punto es potencialmente importante para entender cómo se forman las coronas por primera vez. Dependiendo de la masa de un agujero negro, hay un cierto radio dentro del cual una estrella seguramente será atraída por la gravedad de un agujero negro.
"Lo que nos dice es que, si toda la acción está ocurriendo dentro de ese radio de interrupción de la marea, eso significa que la configuración del campo magnético que soporta la corona debe estar dentro de ese radio", dice Kara. "Lo que significa que, para cualquier normalidadcorona, los campos magnéticos dentro de ese radio son los responsables de crear una corona ".
Los investigadores calcularon que si una estrella fuera la causa de la corona faltante del agujero negro, y si se formara una corona en un agujero negro supermasivo de tamaño similar, lo haría dentro de un radio de aproximadamente 4 minutos luz -una distancia que se traduce aproximadamente a unos 75 millones de kilómetros desde el centro del agujero negro.
"Con la advertencia de que este evento ocurrió debido a una interrupción de la marea estelar, esta sería una de las restricciones más estrictas que tenemos sobre dónde debe existir la corona", dice Kara.
La corona se ha reformado desde entonces, iluminándose en rayos X de alta energía que el equipo también pudo observar. No es tan brillante como lo era antes, pero los investigadores continúan monitoreándola, aunque con menos frecuencia, para verqué más tiene este sistema en la tienda.
"Queremos vigilarlo", dice Kara. "Todavía está en este estado inusual de alto flujo, y tal vez hará algo loco nuevamente, así que no queremos perdernos eso".
Esta investigación fue financiada, en parte, por la NASA.
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