Un vórtice gravitatorio proporciona un nuevo modo de estudiar la materia cerca de un agujero negro
13/7/2016 de ESA / Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Esta ilustración de artista muestra el disco de acreción rodeando a un agujero negro, en el cual la región interna del disco precesa. En estas tres imágenes, el disco interior emite radiación de alta energía que choca contra la materia del disco de acreción, haciendo que los átomos de hierro del disco emitan rayos X, representados por el resplandor del disco de acreción a la derecha (en el panel a), al frente (en el panel b) y a la izquierda (en el panel c). Crédito: ESA/ATG medialab.
El observatorio orbital de rayos X XMM-Newton de ESA, ha demostrado la existencia de un “vórtice gravitatorio” alrededor de un agujero negro. El descubrimiento, ayudado por la misión NuSTAR de NASA, resuelve un problema que había eludido a los astrónomos durante más de 30 años y les permitirá cartografiar el comportamiento de la materia muy cerca de los agujeros negros. También podría abrir la puerta a futuras investigaciones de la relatividad general de Albert Einstein.
La materia que se precipita a un agujero negro se calienta mientras se encamina hacia su final. Antes de que pase al agujero negro y quede fuera de la vista, puede alcanzar una temperatura de millones de grados, emitiendo rayos X al espacio. En la década de 1980, los astrónomos descubrieron que los rayos X procedentes de agujeros negros parpadeaban. Los cambios seguían un patrón establecido. Cuando empieza el parpadeo, la disminución y posterior aumento del brillo puede tardar unos 10 segundos en completarse. A medida que pasan los días, semanas y luego meses, el periodo se acorta hasta que la oscilación se produce 10 veces cada segundo. Entonces, el parpadeo cesa de repente por completo. El fenómeno fue apodado “oscilación cuasi periódica” (QPO).
Durante la década de 1990, los astrónomos empezaron a sospechar que las QPO estaban asociadas a un efecto gravitatorio predicho por la relatividad general de Einstein: que un objeto que gira crea una especie de vórtice gravitatorio. “En algo así como revolver una cuchara dentro de miel. Imagina que la miel es el espacio y que cualquier cosa dentro de la miel será ‘arrastrada’ por la cuchara que gira”, explica Adam Ingram (Universidad de Amsterdam, Países Bajos). “En realidad, esto significa que cualquier cosa que esté en órbita alrededor de un objeto que gira verá perturbado su movimiento”. En el caso de una órbita inclinada, se producirá una precesión. Esto significa que la órbita completa cambiará su orientación alrededor del objeto central. El tiempo que tarda la órbita en regresar a su condición inicial es conocido como ciclo de precesión.
XMM-Newton iba a permitir observar este bamboleo. Ingram y sus colaboradores solicitaron una observación de larga duración que les permitiría observar la QPO repetidamente. Eligieron el agujero negro H 1743-322, que exhibía en aquel momento una QPO de 4 segundos. Lo observaron durante 260 000 segundos con XMM-Newton. También lo vigilaron durante 70 000 segundos con el observatorio de rayos X NuSTAR de NASA. Después de un complicado procedimiento de análisis para poner juntas todas las observaciones, vieron que la línea del hierro estaba oscilando de acuerdo con las predicciones de la teoría de la relatividad general.”Estamos midiendo directamente el movimiento de la materia en un campo gravitatorio intenso cerca de un agujero negro”, comenta Ingram.
