Los agujeros negros "cambian de marcha"

Sábado, 9 de junio de 2012

 Los agujero negros son motores extremadamente poderosos y eficientes que no solo se tragan materia, también regresan mucha de la energía al Universo a cambio de la masa que consumen. Cuando un agujero negro atrae masa también acciona la expulsión de una intensa radiación de rayos X y de poderosos chorros.  Pero no todos los agujeros negros hacen esto de la misma forma. Esto ha desconcertado a los astrónomos. Al estudiar dos agujeros negros activos, investigadores del SRON Netherlands Institute for Space Research han reunido evidencia que sugiere que cada agujero negro puede cambiar entre dos regímenes distintos, como cambiar de marcha en un motor. 

 

Disco de acreción de un agujero negro. Crédito: P. Jonker/Rob Hynes

 

Los descubrimientos del equipo serán publicados en dos artículos en las Noticias Mensuales de la Real Sociedad Astronómica.

Los chorros de los agujeros negros —son como haces de luz de un faro que contiene material que sale impulsada a velocidades cercanas a la de la luz—pueden tener un mayor impacto en la evolución de su entorno. Por ejemplo, los chorros de agujeros negros súper masivos encontrados en los centros de la galaxias pueden inflar enormes burbujas y calentar el gas encontrado en los cúmulos de las galaxias.

Otro impresionante ejemplo de lo que los chorros de los agujeros negros pueden hacer es algo que se llama Hanny’s Voorwerp (cuerpo de Hanny u objeto Hanny), una nube de gas donde las estrellas se comienzan a formar después de ser impactadas por el chorro de un agujero negro de una galaxia cercana. Estos fenómenos demuestran la importancia de la investigación acerca de la forma en que los agujeros negros producen y distribuyen energía, pero hasta hace poco, mucho de esto ha permanecido incierto.

En el 2003 se hizo claro en observaciones astronómicas que hay una conexión entre la emisión de rayos X de un agujero negro y la fuga de los chorros. Esta conexión necesita ser explicada si queremos entender como funciona el motor de un agujero negro. El primer año después de que esta conexión fue descubierta, parecía ser lo mismo para todos los agujeros negros  que se están alimentando, pero pronto se encontraron casos excepcionales. Estos casos aún demostraban una clara conexión entre la energía liberada en las emisiones de rayos X y la contenida en las expulsiones de chorros. Pero la proporción difiere de aquella en los agujeros negros “estándares”. Mientras creció el número de casos excepcionales, pareció ser más claro que había dos grupos de motores de agujeros negros trabajando en una forma sutilmente distinta, como si un motor funcionara con gasolina y otro con diesel.

Por años los astrónomos se esforzaron para justificar esta diferencia basada en las propiedades de dos grupos distintos de agujeros negros. Recientemente se dio un paso hacia delante: un equipo de astrónomos encabezados por Michael Coriat (ahora en la Universidad de Southhampton) encontró a un agujero negro que parecía cambiar entre los dos tipos de conexión rayos X/chorros, dependiendo en la variación de su brillo. Esto sugirió que no había dos grupos de agujeros negros con motores distintos, sino que cada agujero negro puede cambiar de un régimen a otro, como dos marchas en el mismo motor.

Otro grupo de investigadores usaron las observaciones de rayos X del Observatorio Chandra y del Expanded Very Large Array en Nuevo México en donde observaron dos sistemas de agujeros negros hasta que su frenesí de alimentación terminó. Encontraron que estos dos agujeros negros también podían “cambiar de marcha”, demostrando que esta no es una propiedad excepcional de algún agujero negro en particular. El trabajo sugiere que cambiar de marcha puede ser muy común en todos los agujeros negros. También se encontró que el cambio entre marchas ocurre a la misma luminosidad de rayos X en todos los agujeros negros observados hasta ahora.

 

Estos descubrimientos aportan nuevos modelos teóricos que aspiran a explicar tanto el funcionamiento del motor de un agujero negro como su impacto en el entorno cercano.