Astrónomos han medido con precisión los chorros de energía “danza” del primer agujero negro confirmado, Cygnus X-1, más de 60 años después de su avistamiento inicial.
Los investigadores han medido finalmente los chorros de energía del agujero negro Cygnus X-1, mapeando cómo se tambalean, o “bailan”, debido a los vientos estelares de su estrella compañera HDE 226868. (Crédito de la imagen: Centro Internacional para la Investigación de Radioastronomía (ICRAR)) Suscríbete a nuestro boletín
Más de 60 años después de su primer avistamiento, Cygnus X-1 —el primer agujero negro confirmado— sigue lleno de sorpresas. Los investigadores han medido finalmente la producción de energía de los “chorros danzantes” de este coloso, y los resultados podrían ayudar a responder preguntas más amplias sobre el comportamiento extremo de los agujeros negros, según los expertos.
Cygnus X-1 es un agujero negro de masa estelar que tiene unas 21 veces la masa del Sol y está ubicado aproximadamente a 7.000 años luz de la Tierra, en la constelación del Cisne. Está atrapado en una órbita binaria con una estrella supergigante azul de masa similar, denominada HDE 226868, a la que rodea cada 5,6 días a una distancia de 0,2 unidades astronómicas (una quinta parte de la distancia Tierra-Sol). El agujero negro está constantemente arrancando las capas exteriores de su compañera hacia un anillo supercaliente de materia arremolinada llamado disco de acreción, que brilla intensamente en luz de rayos X.
Como la mayoría de los otros agujeros negros, Cygnus X-1 dispara dos potentes haces de energía. Estos chorros, compuestos de plasma del disco de acreción, son expulsados por el inmensamente poderoso y rápidamente giratorio campo magnético del agujero negro. Sin embargo, a pesar de detectar docenas de chorros similares e incluso fotografiarlos, los investigadores históricamente han luchado para medir adecuadamente a estos forajidos energéticos.
Cygnus X-1 roba constantemente las capas externas de su estrella compañera HDE 226868. Los vientos estelares de la supergigante azul también hacen que los chorros de energía del agujero negro se desvíen de la estrella. (Crédito de la imagen: Centro Internacional para la Investigación de Radioastronomía (ICRAR))
Pero en el nuevo estudio, publicado el 16 de abril en la revista Nature Astronomy, los investigadores han encontrado una forma de medir los chorros de Cygnus X-1 rastreando cómo se tambalean, o “bailan”, debido a su estrecha proximidad a HDE 226868.
El equipo descubrió que los chorros brillan con la energía equivalente a unos 10.000 soles y que se disparan hacia afuera a unos 540 millones de km/h —aproximadamente la mitad de la velocidad de la luz.
“Chorros danzantes”
Todas las estrellas activas, incluida HDE 226868, emiten vientos estelares compuestos por partículas cargadas aceleradas por potentes campos magnéticos (similares a los chorros de energía de los agujeros negros). Estas ráfagas invisibles empujan contra las atmósferas de los planetas y eventualmente chocan con el medio interestelar.
En el caso de Cygnus X-1, sus chorros de energía son constantemente golpeados por fuertes ráfagas de radiación de HDE 226868, lo que hace que los chorros se desvíen de la supergigante azul. Dado que los dos objetos giran alrededor de un centro de masa compartido, los chorros parecen doblarse hacia adelante y hacia atrás, o tambalearse, desde nuestro punto de vista.
Los chorros de Cygnus X-1 parecen bailar de lado a lado debido a cómo el agujero negro orbita a su estrella compañera, HDE 226868. (Crédito de la imagen: Centro Internacional para la Investigación de Radioastronomía (ICRAR))
El autor principal del estudio, Steve Prabu, astrónomo de radio de la Universidad de Oxford, describió este fenómeno como “chorros danzantes” debido a su constante movimiento de balanceo, según un comunicado enviado por correo electrónico a Live Science.
Históricamente, ha sido complicado obtener mediciones precisas de estos chorros danzantes, debido a su movimiento constante. Pero los investigadores combinaron imágenes capturadas por radiotelescopios de todo el mundo para construir una imagen más precisa de la forma de los chorros, logrando así lo que antes era imposible.
Llenando los vacíos
Los investigadores están particularmente satisfechos con los nuevos hallazgos porque pueden ayudar a llenar lagunas en nuestro conocimiento actual sobre los agujeros negros.
“Un hallazgo clave de esta investigación es que aproximadamente el 10 por ciento de la energía liberada a medida que la materia cae hacia el agujero negro es transportada por los chorros”, dijo Prabu en el comunicado. “Esto es lo que los científicos suelen asumir en los modelos de simulación a gran escala del universo, pero ha sido difícil de confirmar mediante observaciones hasta ahora”.
Esta animación muestra cómo se movieron los chorros de energía en relación con el agujero negro (centro del eje) y su estrella compañera (orbitando en un anillo rojo), lo que permitió a los investigadores medir con precisión su producción de energía. (Crédito de la imagen: Centro Internacional para la Investigación de Radioastronomía (ICRAR))
Si bien este es solo un conjunto de chorros, nuestra comprensión actual de los agujeros negros —basada en la teoría de la relatividad general de Albert Einstein de 1915— sugiere que todos los chorros de agujeros negros, ya sean de masa estelar o supermasivos, deberían emitir un flujo similar.
“Debido a que nuestras teorías sugieren que la física alrededor de los agujeros negros es muy similar, ahora podemos usar esta medición para anclar nuestra comprensión de [otros] chorros, ya sean de agujeros negros 10 o 10 millones de veces la masa del Sol”, dijo el coautor del estudio James Miller-Jones, astrónomo de radio y experto en acreción de agujeros negros de la Universidad de Curtin en Australia, en el comunicado.
Una mejor comprensión de los chorros de agujeros negros también ayudará a los científicos a determinar cómo han evolucionado las galaxias como la Vía Láctea con el tiempo, basándose en cómo estos monstruosos flujos dan forma a su entorno.
“Los chorros de agujeros negros proporcionan una fuente importante de retroalimentación al entorno circundante y son críticos para comprender la evolución de las galaxias”, añadió Miller-Jones.
Sourse: www.livescience.com