Ciencia

Enormes anillos de rayos X alrededor de un agujero negro revelan polvo espacial invisible

Astrónomos han captado un espectacular conjunto de anillos alrededor de un agujero negro utilizando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el Observatorio Swift de Neil Gehrels.

El agujero negro, situado a 7.800 años luz de distancia, ya dio de qué hablar en 2015 cuando se despertó de su siesta para devorar un trozo de estrella, un proceso desordenado que dio lugar a una llamarada de luz que atravesó la galaxia.

Los ecos de esa luz, que se muestran en la imagen recién publicada, han revelado a los astrónomos el polvo espacial invisible que se desplaza entre las estrellas, lo que ha permitido a los investigadores cartografiar y comprender el acontecimiento cósmico, utilizando un principio similar al de los rayos X que se realizan en las consultas médicas y los aeropuertos.

Sistema binario V404 Cygni

El agujero negro, que forma parte de un sistema binario llamado V404 Cygni, en la constelación norte de Cygnus, está arrastrando activamente material de una estrella compañera gigante roja en fase inicial –con aproximadamente la mitad de la masa del Sol– hacia un disco alrededor del objeto invisible, segun reveló un estudio previo publicado en 2016 en la revista de The Astrophysical Journey,.

Este material brilla en rayos X, por lo que los astrónomos se refieren a estos sistemas como «binarias de rayos X».

A medida que los dos cuerpos celestes circunnavegan el uno al otro en una danza orbital cercana, el campo de gravitación del agujero negro se sumerge y despoja los materiales exteriores de la gigante roja.

Este proceso se atribuye a la causa de los estallidos de 2015. Cuando la concentración de materiales de la estrella entró en el disco de acreción del agujero negro, éste emitió una serie de enormes pulsos de luz de rayos X que fueron detectables en la Tierra.

El polvo que rodea el sistema produjo una serie de anillos de rayos X

Curiosamente, los pulsos también provocaron interesantes fenómenos en el espacio que rodea a V404 Cygni. A medida que los haces de luz se adentraban en la galaxia, el polvo que rodea el sistema produce una serie de anillos de rayos X, según reporta ScienceAlert.

Aunque este fenómeno no es desconocido, se trata de un hecho poco frecuente. Hoy en día, solo se han detectado otros tres ecos de luz de rayos X brillantes procedentes de estrellas en llamas en la Vía Láctea. Naturalmente, los astrónomos vieron la oportunidad de utilizar estos ecos para averiguar más sobre el comportamiento del agujero negro y el polvo cósmico que lo rodea.

En la nueva imagen compuesta, según se lee en el comunicado del Centro de rayos X Chandra, se han combinado los rayos X de Chandra (azul claro) con los datos ópticos del telescopio Pan-STARRS de Hawái, que muestran las estrellas en el campo de visión.

La imagen contiene ocho anillos concéntricos separados. Cada anillo está creado por los rayos X de las erupciones de V404 Cygni observadas en 2015 que se reflejan en diferentes nubes de polvo.

El equipo analizó 50 observaciones de Swift realizadas en 2015 entre el 30 de junio y el 25 de agosto. Chandra observó el sistema el 11 y el 25 de julio. Fue un evento tan brillante que los operadores de Chandra colocaron a propósito V404 Cygni entre los detectores para que otro estallido brillante no dañara el instrumento.

Por otra parte, el diámetro de los anillos también nos indica la distancia entre nosotros y los anillos porque los astrónomos han medido la distancia entre el objeto V404 Cygni y la Tierra y la velocidad a la que puede viajar la luz. Los anillos más cercanos, seguramente, tienen diámetros más grandes mientras que los más lejanos son más pequeños, como si se estuviera mirando por un tubo.

De este modo, sabemos que el anillo más grande y cercano está creado por una nube de polvo a unos 3.363 años luz, y el más lejano a unos 6.934 años luz.

El polvo cósmico es probablemente sílice y grafito

Los investigadores también utilizaron los anillos para sondear las propiedades de las propias nubes de polvo. Según el comunicado, los autores compararon los espectros de rayos X –es decir, el brillo de los rayos X en un rango de longitudes de onda– con modelos informáticos de polvo con diferentes composiciones.

Algunos elementos absorben ciertas longitudes de onda de la luz de los rayos X, lo que significa que los científicos pueden estudiar el espectro de rayos X que nos llega para ver de qué está hecho el polvo. Descubrieron que es probable que el polvo cósmico sea mayoritariamente sílice y grafito, y también que no es uniforme en todas las direcciones.

Seguir observando los ecos de luz permitirá a los científicos saber más sobre el polvo, normalmente invisible, que hay entre las estrellas. Además, podría arrojar luz sobre cómo podría cambiar el polvo interestelar con el tiempo.

DW

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