Ilustración artística de un frío y pesado agujero negro situado en el centro de una galaxia, con 100 millones de veces la masa de nuestro Sol, calentando su entorno a miles de grados, en comparación con un agujero negro estelar más pequeño y supercaliente, con decenas de veces la masa de nuestro Sol, pero capaz de calentar su entorno a millones de grados. Crédito: Gabriel Pérez Díaz (IAC)
Una investigación internacional, liderada por el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha hallado un nuevo método para medir la masa de los agujeros negros sobre la base de la temperatura que alcanza el gas alrededor de estos objetos cuando están activos. Los resultados del trabajo se han publicado recientemente en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).
La confirmación de la existencia de agujeros negros es uno de los resultados mas fundamentales en Astrofísica. Existen varios tipos de agujeros negros según su masa. A grandes rasgos, hay desde agujeros negros de masa estelar, que son el resultado del final catastrófico de una estrella muy masiva y poseen masas comparables a las de las estrellas, hasta agujeros negros supermasivos, que ocupan los centros de la mayoría de las galaxias.
La medida de la masa es, hasta el momento, la única propiedad que los científicos saben acotar de este tipo de objetos compactos. Un reciente trabajo, liderado por la investigadora del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) Almudena Prieto, ha hallado un método original para medir la masa de los agujeros negros, desde los estelares a los supermasivos, basado en la medida simple del espectro de emisión del gas ionizado que se genera en las inmediaciones de un agujero negro cuando está activo, es decir, cuando está ”tragando” el material que cae en su posesión.
El método hallado se apoya en una teoría, propuesta en 1973, aplicada en estrellas binarias de rayos X, un sistema que emite una intensa radiación en rayos X y que está formado por un objeto compacto, habitualmente un agujero negro, y por una estrella compañera. “Este método abre una nueva posibilidad para medir tanto agujeros negros de baja masa, como de masa intermedia y supermasivos”, señala la investigadora. “Al mismo tiempo, gracias a su base teórica, el nuevo método aporta la posibilidad de acotar la rotación o spin de un agujero negro, además de su masa”, subraya.
Cuanto mas pequeños, mas calientes; cuanto mas grandes, mas fríos
El estudio también ha proporcionado algunos resultados sorprendentes para los investigadores. “Un resultado curioso del trabajo, quizás contraintuitivo, es que cuanto más masivo es un agujero negro, más inactivo se vuelve y más frío se convierte el medio a su alrededor”, explica Alberto Rodríguez Ardila, investigador del Laboratorio Nacional de Astrofísica (Brasil) y coautor del artículo. “Lo opuesto sucede cuando ‘pierden peso’, en cuyo caso son capaces de calentar el material que tienen a su alrededor a millones de grados, siempre que estén activos”, añade el astrofísico.
Rodríguez Ardila fue investigador invitado en el IAC del programa Severo Ochoa, en 2014, y realizó gran parte de las investigaciones que se publican en el reciente trabajo durante una segunda estancia de un año financiada por el gobierno de Brasil, en 2018. Este estudio forma parte del proyecto PARSEC que investiga, en múltiples longitudes de onda, el núcleo de las galaxias más cercanas y los procesos de acreción de los agujeros negros. Los datos del trabajo han sido tomados en el telescopio Gemini Sur y el Observatorio SOAR, en Chile, gracias a la participación de Brasil en estas instalaciones.
Artículo: Almudena Prieto et al: “A novel black hole mass scaling relation based on coronal gas, and its dependence with the accretion disc”. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 510, Issue 1, February 2022, DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stab3414
Contacto en el IAC:
Almudena Prieto, aprieto [at] iac.es (aprieto[at]iac[dot]es)
Proyecto enfocado al estudio en el IR del núcleo de las galaxias más cercanas con resoluciones espaciales en el rango de 1 a 10 pc. Estas resoluciones espaciales, accesibles con los grandes telescopios de tierra usando técnicas frontera de observación, son por primera vez comparables a las que se obtienen rutinariamente con HST en el óptico y VLBI
Las binarias de rayos X son sistemas formados por un objeto compacto (estrella de neutrones o agujero negro) y una estrella de tipo “normal”. El objeto compacto arranca materia de la estrella que orbita alrededor del objeto compacto formando un disco de acreción. Las binarias de rayos X transitorias son un tipo de binarias de rayos X que se caracterizan por estar la mayor parte de su vida en quietud. Ocasionalmente, el sistema entra en erupción, fenómeno relacionado con un brusco aumento del ritmo de acreción de materia sobre el agujero negro. Este aumento de brillo se produce en todas las
La mayoría de los agujeros negros de masa estelar (ANs) se encuentra en transitorias de rayos X, un tipo de binarias de rayos X que muestran violentas erupciones. Ninguno de los ~50 ANs galácticos muestra eclipses, lo que es sorprendente considerando una distribución de aleatoria de inclinaciones. Swift J1357.2−093313 es uno de estos sistemas con una débil emisión en rayos X detectada en 2011 por el satélite Swift. Los espectros muestran que el sistema contiene un AN en un periodo orbital de 2,8 horas. Las curvas de luz en rango visible tomadas con alta resolución temporal muestran
V404 Cygni es un sistema binario donde un agujero negro de unas 10 veces la masa del Sol devora material procedente de una estrella muy cercana. Durante este proceso, el material cae al agujero negro formando un disco de acreción, que emite en rayos X en sus zonas más internas y calientes. En Junio de 2015, V404 Cygni entró en erupción después de más de 25 años de inactividad. Durante este periodo su brillo aumentó un millón de veces en unos pocos días, convirtiéndose en la fuente más brillante del cielo en rayos X. Observaciones en el rango visible realizadas por el telescopio GTC de 10.4m
