Observaciones de rayos X con el telescopio espacial Chandra de la NASA han permitido atrapar en vídeo un agujero negro lanzando material caliente al espacio cerca de la velocidad de la luz.
El agujero negro y su estrella compañera forman un sistema llamado MAXI J1820 + 070, ubicado en nuestra galaxia a unos 10.000 años luz de la Tierra.
El agujero negro en MAXI J1820 + 070 tiene una masa aproximadamente ocho veces mayor que la del sol, identificándolo como un llamado agujero negro de masa estelar, formado por la destrucción de una estrella masiva.
Esto contrasta con los agujeros negros supermasivos que contienen millones o miles de millones de veces la masa del sol. La estrella compañera que orbita el agujeronegro tiene aproximadamente la mitad de la masa del sol.
La fuerte gravedad del agujero negro aleja el material de la estrella compañera hacia un disco emisor de rayos X que rodea el agujero negro.
Parte del gas cruzará el "horizonte de sucesos"
Si bien parte del gas caliente en el disco cruzará el "horizonte de sucesos" (el punto de no retorno) y caerá en el agujero negro, parte de él se expulsa del agujero negro en un par de haces cortos de material, o chorros.
Estos chorros apuntan en direcciones opuestas, lanzados desde fuera del horizonte de eventos a lo largo de líneas de campo magnético.
El nuevo metraje del comportamiento de este agujero negro se basa en cuatro observaciones obtenidas con Chandra en noviembre de 2018 y febrero, mayo y junio de 2019, y se informa en un estudio dirigido por Mathilde Espinasse de la Universidad de París, publicado en The Astrophysical Journal Letters.
El panel principal del gráfico es una gran imagen óptica e infrarroja de la galaxia de la Vía Láctea desde el telescopio óptico PanSTARRS en Hawai, con la ubicación de MAXI J1820 + 070 sobre el plano de la galaxia marcado por una cruz.
El recuadro muestra una película que recorre las cuatro observaciones de Chandra, donde el "día 0" corresponde a la primera observación del 13 de noviembre de 2018, aproximadamente cuatro meses después del lanzamiento del chorro.
La velocidad que llegan a alcanzar
MAXI J1820 + 070 es la fuente de rayos X brillante en el centro de la imagen y se pueden ver las fuentes de rayos X alejándose del agujero negro en chorros hacia el norte y el sur.
MAXI J1820 + 070 es una fuente puntual de rayos X, aunque parece ser más grande que una fuente puntual porque es mucho más brillante que las fuentes de chorro. El chorro del sur es demasiado débil para ser detectado en las observaciones de mayo y junio de 2019.
¿Con qué rapidez se alejan los chorros de material del agujero negro? Desde la perspectiva de la Tierra, parece que el chorro del norte se mueve al 60% de la velocidad de la luz, mientras que el sur viaja a un 160% de la velocidad de la luz, lo que suena imposible.
Este es un ejemplo de movimiento superluminal, un fenómeno que ocurre cuando algo viaja hacia nosotros cerca de la velocidad de la luz, en una dirección cercana a nuestra línea de visión.
Esto significa que el objeto viaja casi tan rápido hacia nosotros como la luz que genera, dando la ilusión de que el movimiento del chorro es más rápido que la velocidad de la luz.
Gran parte de su energía no se convierte en radiación
En el caso de MAXI J1820 + 070, el chorro del sur apunta hacia nosotros y el del norte apunta lejos de nosotros, por lo que el avión del sur parece moverse más rápido que el norte. La velocidad real de las partículas en ambos chorros es superior al 80% de la velocidad de la luz.
Solo se han visto otros dos ejemplos de tales expulsiones a alta velocidad en rayos X de agujeros negros de masa estelar, según un comunicado del observatorio.
MAXI J1820 + 070 también ha sido observado en las longitudes de onda de radio por un equipo dirigido por Joe Bright de la Universidad de Oxford, quien previamente informó la detección de movimiento superluminal de fuentes compactas basadas solo en datos de radio que se extendieron desde el lanzamiento de los chorro de julio de 2018 a finales de 2018.
Debido a que las observaciones de Chandra duplicaron aproximadamente la cantidad de tiempo que los jets fueron seguidos, un análisis combinado de los datos de radio y los nuevos datos de Chandra por Espinasse y su equipo dieron más información sobre los chorros.
Esto incluyó la evidencia de que los chorros se están desacelerando a medida que se alejan del agujero negro.
La mayor parte de la energía en los chorros no se convierte en radiación, sino que se libera cuando las partículas en los chorros interactúan con el material circundante. Estas interacciones pueden ser la causa de la desaceleración de los chorros.
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Cuando los chorros chocan con el material circundante en el espacio interestelar, se producen ondas de choque, similares a las explosiones sónicas causadas por los aviones supersónicos. Este proceso genera energías de partículas que son más altas que las del Gran Colisionador de Hadrones.
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