Agujeros negros son objetos cósmicos de una densidad tan temible que incluso la luz no puede escapar de sus garras gravitacionales extremas. Pero el hecho de que sean invisibles no significa que no podamos encontrar formas de observarlos.
Esta vez, los astrónomos han mapeado los contornos de un vórtice supermasivo en la galaxia anfitriona IRAS 13224-3809, encontrado en la constelación de Centaurus a unos mil millones de años luz de la Tierra.
Para lograr esto, los investigadores se basaron en las observaciones más largas de un aumento calabozo por el observatorio de rayos X XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea (ESA).
Así es como funciona la acumulación: a medida que la materia en el espacio se empuja hacia un agujero negro, alcanza velocidades tan altas que el material en espiral se calienta y alcanza temperaturas de millones de grados (e incluso más caliente).
Este remolino sobrecalentado produce radiación, que puede ser detectada por los telescopios espaciales a medida que los rayos X chocan y rebotan en partículas de gas cerca del vorágine.
Impresión artística del agujero negro que se alimenta de gas ambiente, con fluctuaciones de corona. (ESA)
Observar esas interacciones, dicen los científicos, es análogo a la forma en que podemos escuchar voces haciendo eco en una cámara, y de la misma manera que las reverberaciones sónicas pueden informarnos sobre la forma y la estructura de los espacios 3D, así también pueden revelar los 'ecos de luz'. La forma invisible de agujeros negros supermasivos.
"De manera similar, podemos observar cómo se propagan los ecos de la radiación de rayos X en las proximidades de un agujero negro para mapear la geometría de una región y el estado de un grupo de materia antes de que desaparezca en la singularidad". explica astrofísico William Alston de la Universidad de Cambridge.
"Es un poco como la eco-localización cósmica".
La técnica, llamada radiografía. mapeo de reverberaciónno es nuevo pero está evolucionando. Las lecturas de eco ligero de Alston y su equipo provienen de más de 23 días de mirar a través del espacio al corazón de IRAS 13224-3809, capturado durante 16 órbitas de naves espaciales de 2011 a 2016.
Impresión artística de XMM-Newton. (ESA / D. Ducros)
Al hacerlo, vieron algo que no esperaban ver: la corona del agujero negro, una región de electrones supercalientes que se cierne sobre el disco de acreción del objeto, se encendió dramáticamente con el tiempo, con un brillo de 50 en solo unas horas. .
"A medida que cambia el tamaño de la corona, también lo hace el eco de la luz, un poco como si el techo de la catedral se moviera hacia arriba y hacia abajo, cambiando la forma en que suena el eco de su voz". dice Alston.
"Al rastrear los ecos de la luz, pudimos rastrear esta corona cambiante y, lo que es aún más emocionante, obtuvimos valores mucho mejores para la masa y el giro del agujero negro de lo que podríamos haber determinado si la corona no cambiara de tamaño".
Si bien esta visión del agujero negro supermasivo de IRAS 13224-3809 podría no tener precedentes en términos de detalles de mapeo, el estado atípico del logro puede no durar mucho tiempo.
Los investigadores ahora esperan usar el mismo método para investigar y trazar la física de los agujeros negros de muchas otras galaxias distantes. Ya hay cientos de agujeros negros supermasivos al alcance de la larga mirada de XMM-Newton, y aún más aparecerán cuando el El satélite Athena de la ESA se lanza (programado para 2031).
Queda por ver exactamente lo que todos esos remolinos giratorios nos dirán, pero ciertamente parece que estamos al borde de algunos descubrimientos increíbles aquí.
"Este trabajo demuestra claramente que el futuro del estudio de los agujeros negros depende en gran medida de cómo varían". dice el astrónomo Matthew Middleton de la Universidad de Southampton en el Reino Unido.
"Este será el foco de una serie de nuevas misiones que se lanzarán en los próximos 10 años, que marcarán el comienzo de una nueva era de comprensión de estos objetos exóticos".
Los hallazgos se informan en Astronomía de la naturaleza.