| El instrumento NICER, instalado en el exterior de la Estación Espacial Internacional. Image Credit: NASA |
Científicos han cartografiado el entorno que rodea un agujero negro que tiene 10 veces la masa del Sol utilizando el instrumento NICER de la NASA en el exterior de la Estación Espacial Internacional. NICER detectó luz de rayos X en un agujero negro recientemente descubierto, llamado MAXI J1820 + 070 (J1820 para abreviar), mientras consumía material de una estrella compañera. Las ondas de los rayos X formaron "ecos de luz" que se reflejaron en el gas que giraba cerca del agujero negro y revelaron cambios en el tamaño y la forma del entorno.
NICER ha permitido medir ecos de luz más cerca de un agujero negro de masa estelar que nunca antes,"dijo Erin Kara, astrofísico en la Universidad de Maryland, College Park y del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland, que presentó las conclusiones en la reunión 233 de la Aociedad Astronómica Americana en Seattle. "Anteriormente, esos ecos luz el disco de acreción interior sólo fueron vistos en agujeros negros supermasivos, que tienen de millones a miles de millones de masas solares y sufren cambios lentamente. Los agujeros negros estelares como J1820 tienen masas mucho menores y evolucionan mucho más rápido, por lo que podemos ver cambios en las escalas de tiempo humanas.
J1820 se encuentra a unos 10.000 años luz de distancia hacia la constelación de Leo. La estrella compañera en el sistema fue identificada en una encuesta realizada por la misión Gaia de la ESA (Agencia Espacial Europea), que permitió a los investigadores estimar su distancia. Los astrónomos desconocían la presencia del agujero negro hasta el 11 de Marzo de 2018, cuando se detectó un estallido en el monitor de imagen del instrumento MAXI de la Agencia de Exploración Aeroespacial Japonesa, también a bordo de la Estación Espacial. J1820 pasó de un agujero negro totalmente desconocido a una de las fuentes más brillantes de rayos X en el cielo en unos pocos días. NICER se movió rápidamente para capturar esta espectacular transición y continúa siguiendo la cola desvanecida de la erupción.
"NICER fue diseñado para ser lo suficientemente sensible como para estudiar objetos débiles e increíblemente densos llamados estrellas de neutrones", dijo Zaven Arzoumanian, líder científico de NICER en Goddard y coautor del artículo. "Nos complace lo útil que ha demostrado ser en el estudio de estos agujeros negros de masa estelar muy brillantes con rayos X".
Un agujero negro puede extraer el gas de una estrella cercana a un anillo de material llamado disco de acreción. Las fuerzas gravitacionales y magnéticas calientan el disco a millones de grados, lo que lo hace lo suficientemente caliente como para producir rayos X en las partes internas del disco, cerca del agujero negro. Las explosiones ocurren cuando una inestabilidad en el disco hace que un flujo de gas se mueva hacia adentro, hacia el agujero negro, como una avalancha. Las causas de las inestabilidades del disco son poco conocidas.
Sobre el disco se encuentra la corona, una región de partículas subatómicas de alrededor de mil millones de grados Celsius (1,8 mil millones de grados Fahrenheit) que brilla en rayos X con mayor energía. Muchos misterios permanecen sobre el origen y la evolución de la corona. Algunas teorías sugieren que la estructura podría representar una forma temprana de los chorros de partículas de alta velocidad que a menudo emiten estos tipos de sistemas.
Los astrofísicos quieren comprender mejor cómo el borde interior del disco de acreción y la corona cambian de tamaño y forma a medida que un agujero negro aumenta el material de su estrella compañera. Si pueden entender cómo y por qué ocurren estos cambios en los agujeros negros de masa estelar durante un período de semanas, podrían comprender mejor cómo evolucionan los agujeros negros supermasivos a lo largo de millones de años y cómo afectan a las galaxias en las que residen.