El tirón gravitatorio en el espacio de un agujero negro atrae a los chorros de movimiento rápido en un rápido bamboleo.
El efecto de la Relatividad General explica el comportamiento del objeto.
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| Impresión artística de V404 Cygni. El sistema estelar binario consiste en una estrella normal en órbita con un agujero negro. El material de la estrella cae hacia el agujero negro y gira en espiral hacia adentro en un disco de acreción, con poderosos chorros lanzados desde las regiones internas cercanas al agujero negro. Crédito: ICRAR |
Los chorros de material de movimiento rápido que se dispararon desde el área que rodea a un agujero negro se tambalean tan rápido que su cambio de dirección se puede ver en períodos tan cortos como minutos, y los astrónomos dicen que está sucediendo porque el poderoso tirón gravitacional del agujero negro está arrastrando el espacio cercano junto con él.
"Nunca hemos visto que este efecto ocurra en escalas de tiempo tan cortas", dijo James Miller-Jones, del nodo de la Universidad Curtin del Centro Internacional para la Investigación de Radioastronomía (ICRAR), quien dirigió un equipo utilizando el National Science Foundation’s Very Long Baseline Array (VLBA).
El equipo estudió V404 Cygni, un agujero negro nueve veces más masivo que el Sol, a casi 8.000 años luz de la Tierra. El agujero negro está extrayendo material de una estrella compañera con una masa de aproximadamente el 70 por ciento de la del Sol. A medida que el material fluye hacia el agujero negro, forma un disco giratorio, llamado disco de acreción, que rodea al agujero negro.
En tales sistemas, el disco se vuelve más denso y más caliente a medida que disminuye la distancia del agujero negro. Ya sea la parte más interna del disco o el agujero negro en sí, lanza chorros de material hacia afuera del disco. Los astrónomos dijeron que el material del chorro del V404 Cygni se mueve tan rápido como el 60 por ciento de la velocidad de la luz.
Un bamboleo tan rápido, llamado precesión, como el de V404 Cygni no se ha visto antes en otros sistemas similares. Para explicar ese fenómeno, dijeron los científicos, es necesario utilizar un efecto de la teoría general de la relatividad de Einstein. Esa teoría dice que los objetos masivos como los agujeros negros distorsionan el espacio y el tiempo. Además, cuando un objeto tan masivo está girando, su influencia gravitatoria arrastra el espacio y el tiempo con él, un efecto llamado arrastre de marco.
En V404 Cygni, el eje de giro del agujero negro no está alineado con el plano de su órbita con la estrella compañera. Eso hace que el efecto de arrastre de marco deforme la parte interna del disco y luego tire de la parte deformada alrededor de él. Dado que los chorros se originan en el disco interno o en el agujero negro, esto cambia la orientación del chorro, lo que produce el bamboleo observado con el VLBA.
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| Disco de acreción interno. Impresión artística de las partes internas del disco de acreción en V404 Cygni. El agujero negro gira alrededor de un eje diferente a la órbita binaria. A medida que el agujero negro giratorio arrastra el espacio-tiempo a su alrededor, el disco de acreción interno inflado se tambalea como una peonza giratoria. Los chorros lanzados desde las partes más internas del flujo son redirigidos, ya sea por el disco interno inflado o los fuertes vientos que son expulsados por la radiación intensa. Crédito: ICRAR. |
"Este es el único mecanismo en el que podemos pensar que puede explicar la rápida precesión que vemos en V404 Cygni", dijo Miller-Jones. "Se puede pensar en ello como el bamboleo de una peonza cuando disminuye la velocidad, solo en este caso, el bamboleo es causado por la teoría general de la relatividad de Einstein", agregó.
Mientras que el disco de acreción de V404 Cygni tiene aproximadamente 10 millones de kilómetros de ancho, Miller-Jones señaló que solo los pocos miles de kilómetros interiores están deformados. Esa parte interior también está hinchada por una fuerte presión de radiación en una forma de rosquilla que precede como un cuerpo rígido.
Los rápidos cambios de dirección de los chorros significaron que los astrónomos tuvieron que cambiar su estrategia de observación. Normalmente, los astrónomos producirán una sola imagen utilizando los datos recopilados durante varias horas, como una exposición prolongada.
Sin embargo, "estos chorros estaban cambiando tan rápido que en una imagen de cuatro horas solo vimos una imagen borrosa", dijo Alex Tetarenko, un recién graduado de Ph.D de la Universidad de Alberta y actualmente un miembro del Observatorio de Asia Oriental que trabaja en Hawai.
Para capturar el movimiento rápido, los investigadores hicieron 103 imágenes individuales, cada una de aproximadamente 70 segundos de duración, y luego las combinaron para hacer una película.
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| En el norte de California se encuentra una de las diez antenas idénticas del Conjunto muy largo de línea de base (VLBA). Los datos de cada uno de los radiotelescopios de 25 metros se envían al Array Operations Center en Socorro, Nuevo México para ser combinados digitalmente. Las diez antenas se extienden a lo largo de una línea de base de 5.351 millas que va desde Hawai hasta St. Croix. Crédito: NRAO / AUI / NSF. |
El resultado, según Greg Sivakoff, de la Universidad de Alberta, indica que se puede encontrar un comportamiento similar en otros objetos.
"Nos quedamos atónitos con lo que vimos en este sistema, fue completamente inesperado", dijo Sivakoff. “Encontrar este astronómico primero ha profundizado nuestra comprensión de cómo pueden funcionar los agujeros negros y la formación de galaxias. Nos dice un poco más sobre esa gran pregunta: "¿Cómo llegamos aquí?"
V404 Cygni llamó la atención de los astrónomos por primera vez en 1938, cuando experimentó un arrebato, y obtuvo su designación como una "estrella variable". Se observó otro arrebato en 1989, y estudios de seguimiento revelaron un arrebato pasado inadvertido en 1956.
El satélite Swift de la NASA detectó un nuevo estallido el 15 de junio de 2015, lo que provocó un esfuerzo mundial de observación. Las observaciones de VLBA comenzaron el 17 de junio de 2015 y continuaron hasta el 11 de julio de ese año.
Miller-Jones, Tetarenko y Sivakoff, junto con colegas de todo el mundo, informan sus resultados en la revista científica Nature.
El Observatorio Nacional de Radioastronomía es una instalación de la Fundación Nacional de Ciencia, operada bajo un acuerdo cooperativo por Associated Universities, Inc.
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• Publicado en NRAO el 29 de abril del 2.019, enlace noticia.
