Los astrónomos han detectado llamaradas y ecos provenientes del agujero negro supermasivo en el corazón de la Vía Láctea, Sagitario A* (Sgr A*). Estos «fuegos artificiales cósmicos» y ecos de rayos X podrían ayudar a los científicos a comprender mejor el oscuro y silencioso titán cósmico alrededor del cual orbita nuestra galaxia.
El equipo de investigadores de la Universidad Estatal de Michigan hizo este descubrimiento innovador mientras analizaba décadas de datos de la NASA. Conjunto de telescopios espectroscópicos nucleares (NuSTAR) telescopio. Nueve grandes llamaradas que el equipo descubrió provenientes de Sr. A* habían sido captadas por NuSTAR, que observa el cosmos en rayos X desde julio de 2012. Estas señales no habían sido detectadas anteriormente por los astrónomos.
«Estamos sentados en primera fila para observar estos fuegos artificiales cósmicos únicos en el centro de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea», dijo el líder del equipo Sho Zhang, profesor asistente del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad Estatal de Michigan. dijo en un comunicado. «Tanto las bengalas como los fuegos artificiales iluminan la oscuridad y nos ayudan a observar cosas que normalmente no podríamos hacer.
«Es por eso que los astrónomos necesitan saber cuándo y dónde ocurren estas llamaradas, para poder estudiar el entorno del agujero negro usando esa luz».
Iluminando Sagitario A* como el 4 de julio
Agujeros negros supermasivos como Sr. A* Se cree que existen en el corazón de todas las galaxias grandes. Como todos los agujeros negros, los agujeros negros supermasivos con masas equivalentes a millones, o a veces miles de millones, de soles están rodeados por un límite exterior llamado horizonte de sucesos. Esto marca el punto en el que la influencia gravitacional del agujero negro se vuelve tan intensa que ni siquiera la luz es lo suficientemente rápida como para igualar su velocidad de escape.
Esto significa que el horizonte de sucesos actúa como una superficie unidireccional que atrapa la luz más allá de la cual es imposible ver. Por lo tanto, los agujeros negros son efectivamente invisibles y sólo detectables por el efecto que tienen sobre la materia que los rodea, lo que, en el caso de los agujeros negros supermasivos, puede ser catastrófico.
Algunos de estos titanes cósmicos están rodeados por grandes cantidades de materia general de la que se alimentan; otros mastican estrellas que se aventuran demasiado cerca del horizonte de sucesos. Esas estrellas quedan destrozadas por la inmensa influencia gravitacional del agujero negro antes de convertirse en cena.
En ambos casos, sin embargo, la materia eventualmente alrededor del agujero negro forma una nube aplanada, o «disco de acreción«, con el agujero negro en su centro. Este disco brilla intensamente en todo el espectro electromagnético debido a la turbulencia y fricción que crean las intensas fuerzas de marea del agujero negro.
No toda la materia en un disco de acreción es alimentado al negro supermasivo central agujero, sin embargo. Algunas partículas cargadas son canalizadas hacia los polos del agujero negro, donde son expulsadas en forma de chorros cercanos a la velocidad de la luz que también van acompañados de una brillante radiación electromagnética.
Como resultado, estos voraces agujeros negros supermasivos se encuentran en regiones llamadas núcleos galácticos activos (AGN)alimentando cuásares que son tan brillantes que pueden eclipsar la luz combinada de todas las estrellas de las galaxias que las rodean.
Además, no todos los agujeros negros supermasivos se encuentran en AGN y actúan como motores centrales de los quásares. Algunos no están rodeados por una gran cantidad de gas, polvo o estrellas desafortunadas que se acercan demasiado. Esto también significa que no emiten potentes ráfagas de luz ni tienen discos de acreción brillantes, lo que los hace mucho más difíciles de detectar.
Sgr A*, con una masa equivalente a alrededor de 4,5 millones de soles, resulta ser uno de estos agujeros negros silenciosos y no voraces. De hecho, el titán cósmico en el corazón de la Vía Láctea consume tan poca materia que equivale a que un humano comiera solo un grano de arroz cada millón de años aproximadamente.
Sin embargo, cuando Sgr A* recibe un pequeño refrigerio, esto va acompañado de un leve destello de rayos X. Eso es exactamente lo que el equipo se propuso buscar en 10 años de datos recopilados por NuSTAR entre 2015 y 2024.
Grace Sanger-Johnson, de la Universidad Estatal de Michigan, se centró en espectaculares estallidos de luz de alta energía para el análisis, que brindan una oportunidad única para estudiar el entorno inmediato alrededor del agujero negro. Como resultado, encontró nueve ejemplos de estos brotes extremos.
«Esperamos que al construir este banco de datos sobre las erupciones de Sgr A*, nosotros y otros astrónomos podamos analizar las propiedades de estas erupciones de rayos X e inferir las condiciones físicas dentro del ambiente extremo del agujero negro supermasivo», Sanger-Johnson dicho.
Mientras tanto, su colega Jack Uteg, también de la Universidad Estatal de Michigan, buscaba algo más débil y sutil en torno a Sgr A*.
El agujero negro resuena alrededor de Sgr A*
Uteg examinó la actividad limitada de Sgr A* utilizando una técnica similar a escuchar ecos. Tras analizar casi 20 años de datos, apuntó a una nube molecular gigante cerca de Sgr A* conocida como «el Puente».
Debido a que las nubes de gas y polvo como esta que flotan entre las estrellas no generan rayos X como lo hacen las propias estrellas, cuando los astrónomos detectaron estas emisiones de luz de alta energía desde el Puente, supieron que debían provenir de otra fuente y luego ser reflejadas. de esta nube molecular.
«El brillo que vemos es probablemente el reflejo retardado de anteriores explosiones de rayos X de Sgr A*», explicó Uteg. «Observamos por primera vez un aumento en la luminosidad alrededor de 2008. Luego, durante los siguientes 12 años, las señales de rayos X del Puente continuaron aumentando hasta alcanzar su brillo máximo en 2020».
La luz que resuena desde el Puente tardó cientos de años en viajar hasta él desde Sgr A* y luego tardó otros 26.000 en viajar hasta la Tierra. Eso significa que al analizar este eco de rayos X, Uteg ha podido comenzar a reconstruir la historia cósmica reciente de nuestro agujero negro supermasivo.
«Una de las principales razones por las que nos preocupamos de que esta nube se vuelva más brillante es que nos permite limitar el brillo del estallido de Sgr A* en el pasado», dijo Uteg. Esto reveló que hace unos 200 años, Sgr A* era unas 100.000 veces más brillante en rayos X de lo que es hoy.
«Esta es la primera vez que hemos construido una variabilidad de 24 años para una nube molecular que rodea nuestro agujero negro supermasivo y que ha alcanzado su máxima luminosidad de rayos X», dijo Zhang. «Nos permite contar la actividad pasada de Sgr A* desde hace unos 200 años.
«Nuestro equipo de investigación de la Universidad Estatal de Michigan continuará con este 'juego de astroarqueología' para desentrañar aún más los misterios del centro de la Vía Láctea».
Uno de los enigmas que el equipo intentará responder es qué mecanismo exacto está desencadenando. Llamaradas de rayos X de Sgr A*, dada su escasa dieta. Los investigadores confían en que estos hallazgos conducirán a que otros equipos realicen más investigaciones, especulando que los resultados tienen el potencial de revolucionar nuestra comprensión de los agujeros negros supermasivos y sus entornos.
El equipo presentó sus hallazgos en la 244ª reunión de la Sociedad Astronómica Estadounidense el martes (11 de junio).
