El concepto de un chorro de agujero negro no es nuevo, pero todavía tenemos mucho que aprender sobre la mezcla de partículas que se encuentran en las proximidades. Mediante el uso del Observatorio XMM-Newton de la ESA, los astrónomos han estado observando un agujero negro en nuestra galaxia y han encontrado algunos resultados sorprendentes.
Como sabemos, los agujeros negros de masa estelar toman materiales de estrellas cercanas. La materia de estas estrellas compañeras se aleja del cuerpo de los padres hacia el agujero negro e irradia una temperatura tan intensa que emite rayos X. Sin embargo, un agujero negro no siempre ingiere todo lo que se le presenta. A veces rechazan pequeñas porciones de esta masa entrante, alejándola en forma de un conjunto de chorros poderosos. Estos chorros también alimentan los alrededores, liberando masa y energía ... robando el agujero negro de combustible.
A través del estudio de la composición del chorro, los investigadores pueden determinar mejor qué se lleva a un agujero negro y qué no. A través de las observaciones tomadas en la longitud de onda de radio del espectro electromagnético, hemos visto electrones que crecen casi a la velocidad de la luz. Sin embargo, no se ha determinado claramente si la carga negativa de los electrones se complementa con sus antipartículas, positrones o, más bien, con partículas más pesadas cargadas positivamente en los chorros, como protones o núcleos atómicos ". Con el poder de XMM-Newton detrás de ellos, los astrónomos han tenido la oportunidad de examinar un sistema binario de agujero negro llamado 4U1630–47, un candidato conocido por tener explosiones inesperadas de rayos X por segmentos de tiempo que duran entre meses y años.
"En nuestras observaciones, encontramos signos de núcleos altamente ionizados de dos elementos pesados, hierro y níquel", dice María Díaz Trigo, del Observatorio Europeo Austral en Munich, Alemania, autora principal del artículo publicado en la revista Nature. "El descubrimiento fue una sorpresa, y una buena, ya que muestra sin lugar a dudas que la composición de los chorros de agujeros negros es mucho más rica que solo los electrones".
Durante septiembre de 2012, un equipo de astrónomos encabezado por el Dr. Díaz Trigo y colaboradores, observó 4U1630–47 con XMM-Newton. También respaldaron sus observaciones con observaciones de radio casi simultáneas tomadas del Australia Telescope Compact Array. Aunque los estudios se realizaron cerca uno del otro, en solo un par de semanas, los resultados no podrían haber sido más diferentes.
Según el equipo de Trigo, el conjunto inicial de observaciones recogió firmas de rayos X del disco de acreción, pero no hubo actividad en la banda de radio. Este es un indicador de que los jets no estaban activos en ese momento. Sin embargo, en el segundo conjunto de observaciones, hubo actividad tanto en rayos X como en radio ... ¡los chorros se habían vuelto a encender! Mientras examinaban los datos de rayos X del segundo conjunto, también encontraron núcleos de hierro en movimiento. Estas partículas se movían hacia y desde XMM-Newton, prueba de que los iones eran parte de chorros gemelos dirigidos en direcciones opuestas. Sin embargo, eso no es todo. También hubo evidencia de núcleos de níquel apuntando hacia el observatorio.
"A partir de estas 'huellas digitales' de hierro y níquel, podríamos demostrar que la velocidad del chorro es muy alta, aproximadamente dos tercios de la velocidad de la luz", dice el coautor James Miller-Jones del nodo de la Universidad Curtin del Centro Internacional de Investigación de Radio Astronomía en Perth, Australia.
"Además, la presencia de núcleos atómicos pesados en los chorros de agujeros negros significa que la masa y la energía se están llevando del agujero negro en cantidades mucho mayores de lo que pensábamos anteriormente, lo que puede tener un impacto en el mecanismo y la velocidad con la que el agujero negro acrecienta la materia ”, agrega la coautora Simone Migliari de la Universidad de Barcelona, España.
Sorprendentes nuevos hallazgos? Bueno sí. Para un típico agujero negro de masa estelar, esta es la primera vez que se detectan núcleos pesados dentro de los chorros. En la actualidad, solo existe "otro binario de rayos X que muestra firmas similares de núcleos atómicos en sus chorros, una fuente conocida como SS 433. Sin embargo, este sistema de agujero negro se caracteriza por una tasa de acreción inusualmente alta, que hace que sea difícil comparar sus propiedades con las de los agujeros negros más comunes ". A través de estas nuevas observaciones de 4U1630–47, los astrónomos podrán llenar los vacíos de información sobre las causas de los chorros en los discos de acreción de agujeros negros y qué los impulsa.
"Si bien ahora sabemos mucho sobre los agujeros negros y lo que sucede a su alrededor, la formación de chorros sigue siendo un gran rompecabezas, por lo que esta observación es un gran paso adelante para comprender este fenómeno fascinante", dice Norbert Schartel, XMM-Newton de la ESA Científico del proyecto.
Fuente original de la historia: Comunicado de prensa de la ESA.
