Espectacular explosión en un agujero negro

Una extraordinaria explosión producida por un agujero negro en una galaxia cercana ha proporcionado una evidencia directa de una población de ancianos agujeros negros estelares volátiles. El descubrimiento, realizado por los astrónomos usando el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA, ofrece una nueva visión de la naturaleza de una misteriosa clase de agujeros negros que pueden producir tanta energía en forma de rayos X como las que emiten millones de soles en todas las longitudes de onda.

Los investigadores utilizaron el Chandra para descubrir una nueva y ultraluminosa fuente de rayos X, o ULX. Estos objetos emiten más rayos X que la mayoría de los sistemas binarios, en la que una estrella orbita a su compañera que son los restos de una estrella colapsada. Estas estrellas colapsadas o bien forman un núcleo denso llamado estrella de neutrones o un agujero negro. El extra de emisión de rayos X sugiere que los ULXs contienen agujeros negros que podrían ser mucho más masivos que los que se encuentran en otras partes de nuestra galaxia. Las estrellas compañeras a estos objetos  ULXs, una vez identificadas, por lo general son estrellas jóvenes y masivas, lo que implica que sus agujeros negros también son jóvenes.

Las investigaciones más recientes, sin embargo, proporcionan una evidencia directa de que los ULXs pueden contener agujeros negros y algunas fuentes mucho más antiguas que podrían haber sido confundidas con objetos más jóvenes.

El intrigante nuevo ULX se encuentra en M83, una galaxia espiral a unos 15 millones de años luz de la Tierra, descubierto en 2010 también usando el Chandra. Los astrónomos compararon estos datos con imágenes del Chandra de los años 2000 y 2001, lo que demuestra que el origen de los rayos -X ha aumentado su brillo por lo menos 3.000 veces, y desde entonces se ha convertido en la más brillante fuente de rayos X en M83.

El repentino cambio en el brillo de M83 es uno de los más grandes nunca visto en este tipo de objetos, que no suelen presentar períodos de reposo. No hay señales de que el ULX fuera encontrado en imágenes de rayos X más antiguas realizadas con el Einstein Observatorio en 1980, el ROSAT, en 1994, el observatorio de la Agencia Espacial Europea XMM-Newton entre 2003 y 2008, o el observatorio Swift de la NASA en 2005.

“El brillo de este ULX nos tomó por sorpresa y fue una señal clara de que habíamos descubierto algo nuevo acerca de la manera en que crecen los agujeros negros “, dijo Roberto Soria de la Universidad de Curtin en Australia, quien dirigió el estudio. El espectacular salto en el brillo de los rayos X, según los investigadores, probablemente se debía a un aumento repentino en la cantidad de material que caería hacia el agujero negro.

En 2011, Soria y sus colegas usaron imágenes ópticas del Observatorio Gemini y del Telescopio Espacial Hubble para descubrir una fuente de color azul brillante en la posición actual de la fuente de rayos-X. El objeto no había sido previamente observado en una imagen del Telescopio Magallanes, tomada en abril de 2009 o en una imagen que el Hubble obtuvo en agosto también de 2009. La falta de esa fuente de color azul en las imágenes anteriores indica que la estrella compañera del agujero negro era más débil, y rojiza y poseía una masa mucho menor que la mayoría de los compañeros que previamente han estado directamente vinculados a objetos ULXs. La emisión luminosa, azul vista en el año 2011 debió haber sido causada por una acumulación mayor de material de su estrella compañera.

“Si el ULX sólo se había observado desde su máximo de emisión de rayos X en 2010, el sistema podría haber sido fácilmente confundido por un agujero negro con una compañera masiva, mucho más joven, alrededor de 10 a 20 millones de años “, dijo el coautor del artículo, William Blair, de la Johns Hopkins University en Baltimore.

La compañera del agujero negro en M83 es probable una gigante roja de por lo menos 500 millones de años de edad, con una masa de menos de cuatro veces la del sol. Los modelos teóricos de  evolución de  estrellas sugieren que el agujero negro debería ser casi tan antiguo como su compañera.

Otro ULX que contiene un agujero antiguo volátil fue recientemente  descubierto en la galaxia de Andrómeda por Amanpreet Kaur, de la Universidad de Clemson, y sus colegas y su estudio fue publicado en febrero pasado en Astronomy and Astrophysics. Mathew Middleton y sus colegas de la Universidad de Durham dieron  nuevos datos de su hallazgo un mes después en Monthly Notices de la Royal Astronomical Society. Se utilizaron datos del Chandra, el XMM-Newton y el HST para mostrar que este ULX era muy variable y que su compañera se trataba de  una estrella vieja, de color rojo.

“Con estos dos objetos, está cada vez es más claro que hay dos clases de ULX, uno con agujeros jóvenes y de persistente crecimiento y otra con viejos agujeros negros que crecen de forma errática “, dijo Kip Kuntz, co-autor del hallazgo y también de la Universidad Johns Hopkins. “Fuimos muy afortunados de observar el objeto de M83 justo en el momento adecuado para hacer el antes y el después de la comparación.” Un artículo que describe estos resultados aparecerán en la edición de mayo de The Astrophysical Journal.

Enlace original: NASA’s Chandra sees remarkable outburst from old black hole