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💫¿Necesita replantearse la forma en que los agujeros negros forman los chorros?

Los astrónomos podrían necesitar reconsiderar la forma en que los agujeros negros forman chorros

Las primeras medidas precisas del campo magnético de un agujero negro encuentran que carece de la potencia para lanzar material a una velocidad cercana a la de la luz.
Por Alison Klesman | Publicado: viernes, 29 de diciembre de 2017




Los agujeros negros se imaginan con campos magnéticos intensos, representados por las líneas curvas en la interpretación de este artista. Se cree que el material en el disco se acelera a lo largo de las líneas de campo, formando chorros, pero nuevas mediciones muestran que este podría no ser el mecanismo responsable.

Dana Berry, NASA
Los agujeros negros son conocidos por su comportamiento extremo, en particular, los chorros de alta velocidad de materia que lanzan al espacio. Estos aviones han fascinado durante mucho tiempo a los astrónomos, que creen que están asociados con el campo magnético del agujero negro. Pero las nuevas mediciones del campo magnético alrededor de un agujero negro han descubierto que es sorprendentemente débil, lo que significa que los astrónomos pueden necesitar reconsiderar el mecanismo detrás de los chorros.

Las mediciones fueron tomadas por un equipo de astrónomos de la Universidad de Florida (UF) con el Experimento de cámara infrarroja Canarias (CIRCE) en el Gran Telescopio Canarias (GTC), un telescopio de 10.4 metros en las Islas Canarias y el actual poseedor del récord como el telescopio de apertura única más grande del mundo. Usando CIRCE, una cámara infrarroja construida por UF para el masivo GTC, observaron la actividad de un jet de V404 Cygni, un agujero negro de nueve masas solares a unos 8,000 años luz de distancia, durante un estallido en la actividad de jet en 2015 que duró solo unos pocos semanas. Sus resultados, publicados en Science a principios de este mes, son las primeras mediciones de precisión del campo magnético de un agujero negro realizadas, y muestran que el V404 Cygni tiene un campo magnético unas 400 veces más débil de lo esperado.

Eso plantea un desafío para las teorías usadas actualmente para explicar los chorros como resultado de las interacciones entre el campo magnético del agujero negro y la materia en su disco de acreción: el disco giratorio de gas y polvo creado como materia atrapada por la gravedad del agujero negro y cae interior. Este disco se encuentra fuera del horizonte de eventos, lo que lo hace visible para los astrónomos y les permite detectar el agujero negro a través de su luz. "Nuestras medidas sorprendentemente bajas forzarán nuevas restricciones en los modelos teóricos que anteriormente se enfocaban en fuertes campos magnéticos acelerando y dirigiendo los flujos de chorro", dijo el profesor de la UF y coautor del estudio Stephen Eikenberry en un comunicado de prensa. "No esperábamos esto, así que cambia mucho de lo que pensábamos que sabíamos".

Pero este desafío es bienvenido, ya que finalmente ayudará a los astrónomos a desentrañar los campos magnéticos mal entendidos alrededor de estos objetos exóticos, incluso si resultan demasiado débiles para lanzar aviones y otras actividades. "Este descubrimiento nos pone un paso más cerca de comprender cómo funciona el universo", agregó el autor principal, Yigit Dalilar.

Una mirada más cercana

V404 Cygni se clasifica como un microcuasar, o un agujero negro de masa estelar que se comporta de manera similar a los agujeros negros supermasivos brillantes, del tamaño de un monstruo que residen en los centros de las galaxias. Los cuásares son los objetos más brillantes del universo y surgen de la radiación emitida por un disco de acreción que rodea un agujero negro que pesa millones de veces la masa de nuestro Sol. Estos objetos lanzan chorros muchos años luz de largo, pero debido a que son tan grandes, los cambios en los chorros y en el disco a menudo ocurren durante períodos de meses o más.



La flama reciente de V404 Cygni se observó en múltiples longitudes de onda, incluidos los rayos X. Esta animación muestra el arrebato de 2015.
NASA / Goddard Space Flight Center / Laboratorio conceptual de imágenes

Los microquásares son versiones a escala reducida de cuásares, y esa escala también se aplica a escalas de tiempo. Mientras que los microcuásares son más débiles y tienen discos y chorros mucho más pequeños, también muestran cambios en períodos de tiempo mucho más cortos: semanas, días o incluso horas. Al estudiar los microquásares de la Vía Láctea como el V404 Cyngi, los astrónomos pueden hacer observaciones que luego pueden extrapolar a quásares mucho más grandes y distantes.

El sistema V404 Cygni, ubicado en la constelación de Cygnus, ha experimentado una explosión de actividad antes. Los estallidos anteriores se produjeron en 1956 y posiblemente en 1979, así como en 1989, su última explosión hasta 2015. El disco V404 Cygni proviene de su estrella compañera K-gigante cercana; el agujero negro y su compañero de masa solar de 0,7 orbitan entre sí de cerca, con un período de poco menos de 6,5 días.

Además de capturar la actividad del agujero negro en 2015 con luz infrarroja, los astrónomos también observaron V404 Cygni en rayos X, ópticas y longitudes de onda de radio. Estudiar sus arrebatos en tantas longitudes de onda ayudará aún más a los astrónomos a reconstruir una imagen completa de este agujero negro, y finalmente revelar los secretos de sus hermanos mayores dentro de quasars también.

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