Aunque sabemos que los agujeros negros supermasivos (millones de veces la masa de nuestro sol) acechan en el centro de la mayoría de las galaxias, su propia naturaleza los hace difíciles de detectar y estudiar. En contraste con la idea popular de los agujeros negros constantemente, engulliendo «, estos monstruos gravitacionales pueden pasar largos períodos de tiempo en una fase inactiva latente.
Esto era cierto para el agujero negro en el corazón de SDSS1335+0728, a un galaxio distante y no notable a 300 millones de años luz en la constelación de Virgo. Después de estar inactivo durante décadas, de repente se iluminó y recientemente comenzó a producir destellos de luz de rayos X sin precedentes.
Los primeros signos de actividad aparecieron a fines de 2019, cuando la galaxia comenzó a brillar inesperadamente, atrayendo la atención de los astrónomos. Después de estudiarlo durante varios años, concluyeron que los cambios inusuales que vieron fueron probablemente el resultado del agujero negro de repente «encender», entrando en una fase activa. La región central brillante, compacta y central de la galaxia ahora se clasifica como un núcleo galáctico activo, apodado ‘Ansky’.
«When we first saw Ansky light up in optical images, we triggered follow-up observations using NASA’s Swift X-ray space telescope, and we checked archived data from the eROSITA X-ray telescope, but at the time we didn’t see any evidence of X-ray emissions,» says Paula Sánchez Sáez, a researcher at the European Southern Observatory, Germany, and leader of the team that first explored the black hole’s activación.
Ansky se despierta
Luego, en febrero de 2024, un equipo dirigido por Lorena Hernández-García, una investigadora de la Universidad de Valparaiso, Chile, comenzó a ver estallidos de radiografías de Ansky a intervalos casi regulares.
«Este raro evento brinda una oportunidad para que los astrónomos observen el comportamiento de un agujero negro en tiempo real, utilizando telescopios espaciales de rayos X xmm-newton y los mejores, Chandra y Swift de la NASA. Este fenómeno se conoce como una erupción cuasiperiódica, o QPE. QPES. Lorena.
«El primer episodio de QPE se descubrió en 2019, y desde entonces solo hemos detectado un puñado más. Todavía no entendemos qué les causa. Estudiar a Ansky nos ayudará a comprender mejor los agujeros negros y cómo evolucionan».
«Xmm-Newton desempeñó un papel fundamental en nuestro estudio. Es el único telescopio de rayos X lo suficientemente sensible como para detectar la luz de fondo de rayos X más débiles entre las ráfagas. Con XMM-Newton podríamos medir cómo se vuelve la tenue Ansky, lo que nos permitió calcular cuánta energía se libera cuando se ilumina y comienza a parpadear».
Desentrañando el comportamiento desconcertante
La gravedad de un agujero negro captura una materia que se acerca demasiado y puede destrozarla. El asunto de una estrella capturada, por ejemplo, se extendería a un disco caliente, brillante y que gira rápidamente llamado disco de acreción. El pensamiento actual es que los QPE son causados por un objeto (que podría ser una estrella o un pequeño agujero negro) que interactúa con este disco de acreción y se han relacionado con la destrucción de una estrella. Pero no hay evidencia de que Ansky haya destruido una estrella.
Las características extraordinarias de las explosiones recurrentes de Ansky llevaron al equipo de investigación a considerar otras posibilidades. El disco de acumulación podría formarse por gas capturado por el agujero negro de su vecindario, y no una estrella desintegrada. En este escenario, las bengalas de rayos X vendrían de choques altamente enérgicos en el disco, provocado por un pequeño objeto celestial que viaja e interrumpe el material en órbita, repetidamente.
«Las explosiones de radiografías de Ansky son diez veces más largas y diez veces más luminosas de lo que vemos de un QPE típico», dice Joheen Chakraborty, miembro del equipo y estudiante de doctorado en el Instituto de Tecnología de Massachusetts, EE. UU.
«Cada una de estas erupciones está liberando cien veces más energía de la que hemos visto en otros lugares. Las erupciones de Ansky también muestran la cadencia más larga jamás observada, de aproximadamente 4.5 días. Esto lleva a nuestros modelos a sus límites y desafía nuestras ideas existentes sobre cómo se están generando estos destellos de rayos X».
Viendo un agujero negro en acción
Ser capaz de ver a Ansky evolucionar en tiempo real es una oportunidad sin precedentes para que los astrónomos aprendan más sobre los agujeros negros y los eventos enérgicos que impulsan.
«Para los QPE, todavía estamos en el punto en que tenemos más modelos que datos, y necesitamos más observaciones para comprender lo que está sucediendo», dice Erwan Quintin, el compañero de rayos X de ESA, Erwan Quintin.
«Pensamos que los QPE fueron el resultado de pequeños objetos celestes capturados por otros mucho más grandes y en espiral hacia ellos. Las erupciones de Ansky parecen estar contando una historia diferente. Estas ráfagas repetitivas también probablemente están asociadas con las ondas gravitacionales que la futura misión de ESA Lisa podría atrapar».
«Es crucial tener estas observaciones de rayos X que complementarán los datos de las ondas gravitacionales y nos ayudarán a resolver el comportamiento desconcertante de los agujeros negros masivos».
