Un eco de luz a 10.000 años luz de la Tierra .... . Crédito : NASA/SWIFT.
Solo en determinados momentos , es posible ver la presencia de un agujero negro en el universo , se detectó luz de rayos x precisamente en un agujero negro recientemente descubierto , esto fue posible , porque el agujero negro consumía material de una estrella cercana y compañera , en una palabra , las ondas de los rayos x que emergieron allí , formaron "ecos de luz " , y fue posible porque se reflejó en el gas circundante que gira cerca del agujero negro , y este evento cósmico permitió observar cambios en el tamaño y la forma del entorno .
Esta fuente de rayos x se denomina MAXI J1820+070 , y el entorno que rodea a este agujero negro , tiene 10 veces la masa de nuestra enana amarilla , quizas no parezca tanto , y se puede decir que fue finalmente " cartografiado " , esto a traves del uso del instrumento NICER - Neutron-star Interior Composition Explorer - perteneciente a la NASA y que está en la Estación Espacial Internacional , este instrumento tiene 56 telescopios de rayos x de pequeño diametro , observa y rastrea muchas fuentes todos los días , desde pulsares a fuentes de rayos x en galaxias distantes .
Hay que entender que un agujero negro puede extraer mas que nada , el gas de una estrella cercana , ese gas que está cercano al material ubicado en un anillo de acreccion de una estrella , y que brilla en rayos x , ahora bien , sobre este disco , se encuentra la corona , que es una region de partículas subatómicas y que brilla en rayos x de energía mas alta , y para los astrofisicos , es una oportunidad para comprender como el borde interior del disco de acreccion y la corona cambian de tamaño y forma , eso a medida que un agujero negro acreta el material de su estrella compañera .
Pero para poder registra esos cambios , hay que usar un método , que se llama mapeo de reverberación de rayos x , y que utiliza mas que nada , los reflejos de rayos x de la misma manera que el sonar usa ondas de sonido para mapear el terreno submarino , con esto se trata de poder entender como y porque ocurren estos cambios en los agujeros negros de masa estelar , esto en un periodo de semanas , y entender como evolucionan los agujeros negros .
El múltiple telescopio NICER ha podido medir ecos de luz mas cercanos en un agujero negro hasta ahora , lo digo por la distancia , unos 10.000 años luz y en direccion de la Constelación de Leo , antes si se podía ver ecos de luz , pero en agujeros negros supermasivos , éste es un agujero negro pequeño , y justo por su pequeño tamaño , y su baja masa , evolucionan mas rápido , y eso permite ver esos cambios a escala de la vida humana .
He aqui una animación que muestra onda de rayos x del agujero negro MAXI J1820+070 , la corona - en azul - hace eco en el disco de acreccion - en naranja - cuando se mide los ecos , permite mapear la corona y el disco del agujero negro . Crédito : NASA/Goddard .
Gracias a la mision Gaia , fue posible saber de la compañera estelar , en donde se pudo estimar su distancia ya dicha , pero al principio no se sabia de la existencia de este pequeño agujero negro , esto fue posible el 11 de marzo del año 2018 , cuando el instrumento japones MAXI , también en la Estación Espacial Internacional , observó el estallido de rayos x , y entonces , en unos días , MAXI J1820+070 pasó de un agujero negro desconocido a ser unas de las fuentes mas brillantes del cielo en rayos x .
Con el tiempo , el estallido se desvanece , vale recordar que NICER fue diseñado mas que nada para detectar pulsares , o estrellas de neutrones , pero se observa que ha sido muy útil para analizar agujeros negros de masa estelar y muy brillante en rayos x , recordemos que un agujero negro puede extraer el gas de la estrella compañera cercana a un anillo de material , llamado disco de acreccion , entonces la fuerzas gravitacionales y magnéticas calientan ese disco , pero a millones de grados , eso lo hace muy caliente justamente como para generar rayos x , en la parte interna del disco , cerca del agujero negro .
Esos estallidos o arrebatos , ocurren cuando una inestabilidad en el disco hace precisamente una dispersión de gas , que se precipita hacia el interior del agujero negro , pero por ahora no se sabe esas inestabilidades en el disco , sobre el disco se encuentra la corona , que viene a ser una region de partículas subatómicas , y que se calientan a miles de millones de grados , por ahora no se sabe muy bien sobre el origen y la evolución de la corona , se piensa que la estructura representa una forma temprana de los chorros de partículas de alta velocidad .
Lo que los astrofisicos quieren saber como el borde interior del disco de acreccion de un agujero negro , y la corona sobre él , cambian de tamaño y forma a medida que un agujero negro consume material de una estrella compañera , si los astrofisicos logran logran entender como y porqué ocurre estos cambios en los agujeros negros - al menos en estos agujeros negros de poca masa - ayudaría a entender como evoluciona agujeros negros de millones de masa en los centros de galaxias masivas .
Ahora bien , el mapeo de reverberación de rayos x de los agujeros negros supermasivos ha podido demostrar que el borde interior del disco de acreccion está muy cerca del horizonte de eventos de un agujero negro , que viene a ser el punto mas alla del cual no puede escapar la materia o la energía , vale saber que la corona es compacta y que está mucho mas cerca del agujero negro que de gran parte del disco de acreccion , cuando anteriores observaciones de agujeros negros y de ecos de luz se hicieron , dan pie a sugerir que el borde interior del disco de acreccion podría estar muy distante , mucho mas alla del horizonte de evento .
Cuando se analizó las observaciones de NICER de MAXI J1820+070 , se ha observado una disminución en el tiempo entre el estallido inicial de rayos x y que provenía directamente de la corona y el eco del destello del disco , lo que indicaba que los rayos x habían viajado a distancias cada vez mas corta antes de que se reflejaran , en una palabra , a una distancia de 10.000 años luz , la corona se contrajo de forma vertical desde 160 kilómetros - 100 millas - a 16 kilómetros - 10 millas - y es la primera evidencia de la reducción de la corona durante la fase de la evoluciona de la explosión .
El instrumento NICER con sus 56 telescopios , ubicada en la parte exterior de la Estación Espacial Internacional . Crédito : NASA.
Evidentemente la corona es misteriosa y por ahora , no se tiene una comprensión cabal de que és , pero si se tiene evidencia de lo que está evolucionando es la estructura de la corona en si misma , pero había que confirmar que la disminución en el tiempo de demora se debió a un cambio en la corona y no en el disco de acreccion , para eso , el astrofisico Jack Steiner del Instituto de Tecnología de Massachusetts , utilizaron una señal llamada linea K de hierro , esto se crea cuando los rayos x de la corona chocan con los átomos de hierro en el disco , y de esa manera crea o causa fluorescencia .
Recordando la teoría de la relatividad de Einstein , recordamos que el tiempo corre mas lento en campos gravitacionales fuertes y a altas velocidades , entonces cuando los átomos de hierro mas cercano al agujero negro son bombardeados por la luz del núcleo de la corona , las longitudes de onda de los rayos x que emiten se estira porque el tiempo se mueve mas lento para ellos que para el observador .
Evidentemente estos hallazgos sobre agujeros negros de pocas masa , nos ayuda a entender mejor la evolución de un agujero negro y como se libera la energía en este proceso .
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0803-x
http://space.mit.edu/
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