Cómo es la corona de un agujero negro que los científicos lograron mapear por primera vez

Otro paso hacia adelante para conocer más sobre los agujeros negros, esos fascinantes monstruos astronómicos, cuya existencia quedó probada en las ecuaciones de la teoría de la relatividad general de Albert Einstein.

Desde entonces, mucho se avanzó en el conocimiento de los agujeros negros y un ejemplo de ello es que científicos de la NASA lograron recientemente examinar por primera vez la forma de su corona.

El hallazgo se consiguió con ayuda de la misión del Explorador de polarimetría de imágenes de rayos X (IXPE, por sus siglas en inglés), que ofreció información “sin precedentes sobre la forma y la naturaleza” de esa estructura, escribió Beth Ridgeway, en un artículo de la agencia espacial estadounidense.

Y eso puede ayudar a la comprensión del rol de esa región “en la alimentación y el mantenimiento de los agujeros negros”, que se denominan así porque ni siquiera la luz puede escapar a su enorme gravedad.

“La corona es una región de plasma cambiante que forma parte del flujo de materia hacia un agujero negro, sobre la cual los científicos solo tienen un conocimiento teórico”.

Y es que, como sucede con la corona del Sol, la corona de un agujero negro es un área muy difícil de observar.

Como el Sol

El astrofísico Brian Koberlein señala en el sitio web especializado Universe Today, que en el caso de un agujero negro activo, “generalmente se cree que hay un anillo de gas y polvo en forma de rosquilla que lo rodea, en el que hay un disco de acreción de material caliente que se alinea a lo largo del plano de rotación del agujero negro”.

En un artículo de la BBC, Paul Roche, profesor de astronomía de la Universidad de Cardiff, define un disco de acreción como “una estructura aplanada, circular o elíptica que se forma cuando material cae hacia una fuerza gravitacional fuerte, como una estrella o un agujero negro”.

Y es que los modelos teóricos predicen que un disco de acreción se forma cuando grandes cantidades de gas quedan atrapadas por la fuerte atracción gravitacional de un agujero negro y eso hace que se emita mucha luz.

También hay agujeros negros que poseen jets o chorros relativistas, como se conocen los poderosos chorros de materia expulsada al espacio a una gran velocidad por agujeros negros mientras se alimentan.

“Menos conocido, quizá, es que los agujeros negros, al igual que el Sol y otras estrellas, también poseen una corona supercaliente”, indica Ridgeway.

“Mientras que la corona del Sol, que es la atmósfera más externa de la estrella, arde a aproximadamente 1,8 millones de grados Fahrenheit, se estima que la temperatura de la corona de un agujero negro es de miles de millones de grados”.

Hallazgo

La misión IXPE se especializa en la polarización de rayos X, lo cual permite que se cartografíen las formas y estructuras de fuentes de energía muy poderosas.

Esa tecnología es la que ayudó a, por ejemplo, observar la corona del Sol en un eclipse solar total y, ahora, a examinar la geometría de acreción de un agujero negro o de las otras estructuras que lo forman, como la corona.

Y así, explica Ridgeway, “entre todos los agujeros negros para los que las propiedades coronales podían medirse directamente a través de la polarización, se descubrió que la corona se extendía en la misma dirección que el disco de acreción, lo que proporcionó, por primera vez, pistas sobre la forma de la corona y evidencia clara de su relación con el disco de acreción”.

Para llegar a esa hallazgo, el equipo liderado por Lynnie Saade y Philip Kaaret, investigadores del Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA, estudiaron los datos que surgieron de las observaciones de 12 agujeros negros, situados a miles de años-luz de la Tierra.

A pesar de las enormes diferencias entre las masas de los agujeros negros de masa estelar y los agujeros negros supermasivos, la investigación arrojó que ambos tipos de agujeros negros crean discos de acreción de geometría similar.

Explicación de la imagen:

La NASA señala que esta ilustración de material que gira alrededor de un agujero negro muestra la “corona”, una estructura que brilla intensamente en la luz de los rayos X.

“En esta representación, la corona se ve como una neblina púrpura que flota sobre el disco de acreción subyacente y se extiende ligeramente hacia el interior de su borde interno”.

“Su color púrpura es puramente ilustrativo, ya que sustituye el brillo de los rayos X que no sería evidente en la luz visible.

La deformación del disco es una representación realista de cómo la inmensa gravedad del agujero negro actúa como una lente óptica, distorsionando nuestra visión del disco plano que lo rodea”.

“Un par de ojos con vista de rayos X”

De acuerdo con Kaaret, que ambos tipos de agujeros negros creen discos de acreción de geometría parecida es sorprendente porque los dos se alimentan de manera muy diferente.

“Los agujeros negros de masa estelar arrancan masa de sus estrellas compañeras, mientras que los agujeros negros supermasivos devoran todo lo que los rodea”, indica.

“Sin embargo, el mecanismo de acreción funciona de manera muy similar”.

El astrofísico Koberlein destaca el hallazgo de los investigadores, no solo porque consiguieron observar rayos X que se dispersaron desde las coronas de los agujeros negros, sino porque identificaron un patrón entre ellos.

“Según los datos, la corona rodea al agujero negro en un disco similar al disco de acreción, en lugar de rodear al agujero negro en una esfera similar a la corona del Sol”.

En diciembre de 2021, cuando la NASA anunciaba que se preparaba para lanzar “un nuevo par de ojos con vista de rayos X en el cosmos”, explicaba que IXPE exploraría “los restos de estrellas que han explotado, agujeros negros y otros objetos, observando una propiedad especial de la luz llamada polarización”.

Para Saade hay mucho que descubrir de los agujeros negros con la ayuda de la llamada astronomía de rayos X.

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