Antes de emitir chorros los agujeros negros desarrollan una gran corona. Este fenómeno fue revelado, junto a otros resultados, por un grupo internacional de astrónomos quienes estudiaron en detalle un agujero negro orbitado por una estrella normal en un sistema binario. El equipo fue liderado por Mariano Méndez, astrónomo argentino y profesor de la Universidad de Groningen en los Países Bajos y del mismo participó activamente Federico García, Investigador del CONICET en el Instituto Argentino de Radioastronomía. Sus resultados serán publicados en la revista Nature Astronomy.
Así como la sangre en el corazón humano no puede estar en las aurículas y los ventrículos al mismo tiempo, un agujero negro también parece recolectar material y calentarlo en una corona, similar a la del Sol, para sólo entonces poder eyectarlo en forma de chorros. “Puede sonar lógico pero se ha debatido por veinte años acerca de si la corona y el jet no son simplemente lo mismo. Ahora vemos que surgen uno tras otro, y que los chorros suceden a la formación de la corona”, explica Mariano Méndez (Instituto Kapteyn, Universidad de Groningen, en los Países Bajos). “La fuerza de estos resultados radica en la diversidad de los datos utilizados así como las técnicas para explorarlos, que van desde los espectros y análisis temporales en los rayos X, que muestran variabilidad de la corona en fracciones de segundo, hasta el seguimiento con radiotelescopios, donde observamos la formación de estos chorros de manera recurrente en escalas de meses a años”, acota Federico García (Instituto Argentino de Radioastronomía, en Argentina).
15 años de datos
Los investigadores recopilaron 15 años de observaciones de diferentes telescopios. Entre otros, utilizaron el Rossi X-ray Timing Explorer, que apuntó al agujero negro en GRS 1915+105 desde el espacio cada aproximadamente tres días, recolectando radiación de alta energía en rayos X proveniente de la corona. Los astrónomos combiaron esos datos con las observaciones del Radiotelescopio Ryle, una colección de antenas que colectan radiación en ondas de radio de baja energía, proveniente de los chorros de este agujero negro, de manera diaria.
GRS 1915+105 es un sistema binario que contiene un agujero negro de unas doce veces la masa del Sol, y una estrella normal que orbita a su alrededor. Este sistema se encuentra en nuestra Galaxia, la Vía Láctea, a unos 36 mil años luz, en la dirección de la constelación del Águila.
Un agujero negro en el centro de la Vía Láctea
Ahora que los investigadores han demostrado esta secuencia, todavía quedan algunas preguntas quedan sin respuesta. Por ejemplo, la radiación X que los telescopios detectan proveniente de la corona contiene más energía que la que puede explicarse por la temperatura de la misma corona. Los astrónomos sospechan que el exceso de energía es proveído por el campo magnético que, a su vez, podría ser el responsable de la formación de los chorros. Si el campo magnético es caótico o desordenado, la energía del sistema se canaliza hacia la corona, calentándola, mientras que cuando el campo magnético se ordena, es capaz de ayudar al material a escapar a través de los chorros o eyecciones.
Los investigadores, además, sugieren que el principio demostrado en este sistema podría aplicarse también a agujeros negros más masivos, como el agujero negro en el centro de nuestra Galaxia.
Figura 1 
Figura 2
Figura 1: Fragmento del ‘pulso’ de un agujero negro. El eje horizontal muestra los días. Esta imagen es una captura de un video que muestra 800 días de datos. La curva verde representa la emisión de radio. En los picos verdes, los chorros son más intensos. Los puntos rojos y azules muestran la emisión en rayos-X y son una medida del tamaño de la corona. Los puntos azules muestran cuando la corona es más pequeña y el jet es más intenso, es decir, que éste se desarrolla cuando la corona es lo más pequeña posible. (c) Méndez, Karpouzas, García, et al. 2022. Figura 2: Dos capturas de pantalla de la animación de las dos fases experimentadas por el agujero negro. A la izquierda, una corona grande y caliente, con el disco de material pintado en azul, entorno al agujero negro mientras no se observa un jet. A la derecha, la corona es más pequeña y fría (en rojo/naranja) mientras que el agujero negro emite chorros relativistas. (c) Méndez, Karpouzas, García, et al. 2022.
Artículo original: Coupling between the accreting corona and the relativistic jet in the micro quasar GRS 1915+105 autores: Mariano Méndez (1), Konstantinos Karpouzas (1,3), Federico García (1,2), Liang Zhang (3), Yuexin Zhang (1), Tomaso M. Belloni (4) & Diego Altamirano (3). filiaciones:1.
Contacto:
Federico García: Instituto Argentino de Radioastronomía (IAR-CONICET). fgarcia@iar.unlp.edu.ar
Mariano Méndez: Kapteyn Astronomical Institute, University of Groningen, the Netherlands. mariano@astro.rug.nl www.rug.nl/staff/r.m.mendez