Astrónomos detectan rayos X detrás de un agujero negro supermasivo

NASA/JPL-Caltech

Cuando el gas cae en un agujero negro, libera una enorme cantidad de energía y arroja radiación electromagnética en todas las direcciones, lo que convierte a estos objetos en algunos de los más brillantes del universo conocido. Pero los científicos solo han podido ver la luz y otras radiaciones de un agujero negro supermasivo cuando brilla directamente hacia nuestros telescopios; cualquier cosa detrás de él siempre ha estado oculta.

Hasta ahora. un nuevo estudio publicado en Naturaleza demuestra la primera detección de radiación procedente de detrás un agujero negro, doblado como resultado de la deformación del espacio-tiempo alrededor del objeto. Es otra prueba de la teoría de la relatividad general de Einstein.

'Este es un resultado realmente emocionante', dice Edward Cackett, astrónomo de la Universidad Estatal de Wayne que no participó en el estudio. “Aunque hemos visto la firma de los ecos de rayos X antes, hasta ahora no ha sido posible separar el eco que proviene de detrás del agujero negro y se desvía hacia nuestra línea de visión. Permitirá un mejor mapeo de cómo las cosas caen en los agujeros negros y cómo los agujeros negros doblan el espacio-tiempo a su alrededor”.

La liberación de energía por los agujeros negros, a veces en forma de rayos X, es un proceso absurdamente extremo. Y debido a que los agujeros negros supermasivos liberan tanta energía, son esencialmente centrales eléctricas que permiten que las galaxias crezcan a su alrededor. Si desea comprender cómo se forman las galaxias, realmente necesita comprender estos procesos fuera del agujero negro que pueden liberar estas enormes cantidades de energía y poder, estas fuentes de luz increíblemente brillantes que estamos estudiando, dice Dan Wilkins, un astrofísico. en la Universidad de Stanford y el autor principal del estudio.

El estudio se centra en un agujero negro supermasivo en el centro de una galaxia llamada I Zwicky 1 (I Zw 1 para abreviar), a unos 100 millones de años luz de la Tierra. En los agujeros negros supermasivos como el de I Zw 1, grandes cantidades de gas caen hacia el centro (el horizonte de sucesos, que es básicamente el punto de no retorno) y tienden a aplanarse en un disco. Por encima del agujero negro, una confluencia de partículas supercargadas y actividad de campo magnético da como resultado la producción de rayos X de alta energía.

Algunos de estos rayos X están brillando directamente hacia nosotros y podemos observarlos normalmente, usando telescopios. Pero algunos de ellos también brillan hacia el disco plano de gas y se reflejarán en él. La rotación del agujero negro I Zw 1 se está desacelerando a un ritmo mayor que el observado en la mayoría de los agujeros negros supermasivos, lo que hace que el gas y el polvo circundantes caigan más fácilmente y alimente el agujero negro desde múltiples direcciones. Esto, a su vez, conduce a mayores emisiones de rayos X, razón por la cual Wilkins y su equipo estaban especialmente interesados.

Mientras Wilkins y su equipo observaban este agujero negro, notaron que la corona parecía estar parpadeando. Estos destellos, causados ​​por pulsos de rayos X que se reflejan en el disco masivo de gas, provenían de detrás de la sombra del agujero negro, un lugar que normalmente está oculto a la vista. Pero debido a que el agujero negro dobla el espacio a su alrededor, los reflejos de los rayos X también se doblan a su alrededor, lo que significa que podemos detectarlos.

Las señales se encontraron utilizando dos telescopios espaciales diferentes optimizados para detectar rayos X en el espacio: NuSTAR, que está a cargo de la NASA, y XMM-Newton, que está a cargo de la Agencia Espacial Europea.

La mayor implicación de los nuevos hallazgos es que confirman lo que predijo Albert Einstein como parte de su teoría de la relatividad general: la forma en que la luz debería doblarse alrededor de objetos gigantescos como agujeros negros supermasivos.

Es la primera vez que realmente vemos la firma directa de la forma en que la luz se dobla completamente detrás del agujero negro en nuestra línea de visión. porque de la forma en que el agujero negro deforma el espacio alrededor de sí mismo, dice Wilkins.

'Si bien esta observación no cambia nuestra imagen general de la acumulación de agujeros negros, es una buena confirmación de que la relatividad general está en juego en estos sistemas', dice Erin Kara, astrofísica del MIT que no participó en el estudio.

A pesar del nombre, los agujeros negros supermasivos están tan lejos que realmente parecen puntos de luz únicos, incluso con instrumentos de última generación. No será posible tomar imágenes de todos ellos de la forma en que los científicos usaron el Event Horizon Telescope para capturar la sombra de un bla supermasivo ck agujero en galaxy M87.

Entonces, aunque es temprano, Wilkins y su equipo tienen la esperanza de que detectar y estudiar más de estos ecos de rayos X detrás de la curva podría ayudarnos a crear imágenes parciales o incluso completas de agujeros negros supermasivos distantes. A su vez, eso podría ayudarlos a descubrir algunos grandes misterios sobre cómo crecen los agujeros negros supermasivos, sostienen galaxias enteras y crean entornos donde las leyes de la física se llevan al límite.

Corrección 03/08/21: La versión inicial de esta historia afirmaba incorrectamente que Einstein hizo su predicción en 1963. Lamentamos el error.

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