¿Cómo es realmente el entorno alrededor de un agujero negro? Los astrónomos están teniendo una mejor idea al observar la luz proveniente del disco de acreción que rodea los agujeros negros. La luz no es constante: se enciende, chisporrotea y chispea, y este parpadeo proporciona nuevas y sorprendentes ideas sobre la colosal cantidad de energía que emana de los agujeros negros. Al mapear qué tan bien las variaciones en la luz visible coinciden con las de los rayos X en escalas de tiempo muy cortas, los astrónomos han demostrado que los campos magnéticos deben desempeñar un papel crucial en la forma en que los agujeros negros tragan la materia.
"El parpadeo rápido de la luz de un agujero negro se observa con mayor frecuencia en las longitudes de onda de rayos X", dice Poshak Gandhi, quien dirigió el equipo internacional que informa estos resultados. "Este nuevo estudio es uno de los pocos hasta la fecha que también explora las rápidas variaciones en la luz visible y, lo más importante, cómo estas fluctuaciones se relacionan con las de los rayos X".
Las observaciones rastrearon el parpadeo de los agujeros negros simultáneamente usando dos instrumentos diferentes, uno en el suelo y otro en el espacio. Los datos de rayos X se tomaron utilizando el satélite Rossi X-ray Timing Explorer de la NASA. La luz visible se recogió con la cámara de alta velocidad ULTRACAM, un instrumento de visita en el Very Large Telescope (VLT) de ESO, que registró hasta 20 imágenes por segundo. ULTRACAM fue desarrollado por los miembros del equipo Vik Dhillon y Tom Marsh. "Estas son algunas de las observaciones más rápidas de un agujero negro jamás obtenidas con un gran telescopio óptico", dice Dhillon.
Para su sorpresa, los astrónomos descubrieron que las fluctuaciones de brillo en la luz visible eran aún más rápidas que las observadas en los rayos X. Además, se descubrió que las variaciones de luz visible y rayos X no eran simultáneas, sino que seguían un patrón repetido y notable: justo antes de un destello de rayos X, la luz visible se atenúa y luego se convierte en un destello brillante por un pequeño fracción de segundo antes de disminuir rápidamente nuevamente.
Mire una película de las fluctuaciones.
Nada de esta radiación emerge directamente del agujero negro, sino de los intensos flujos de energía de la materia cargada eléctricamente en su vecindad. El entorno de un agujero negro está siendo reformado constantemente por fuerzas competitivas como la gravedad, el magnetismo y la presión explosiva. Como resultado, la luz emitida por los flujos calientes de materia varía en brillo de una manera confusa y desordenada. "Pero el patrón encontrado en este nuevo estudio posee una estructura estable que se destaca en medio de una variabilidad caótica y, por lo tanto, puede proporcionar pistas vitales sobre los procesos físicos subyacentes dominantes en acción", dice el miembro del equipo Andy Fabian.
Se pensaba ampliamente que la emisión de luz visible desde los alrededores de los agujeros negros era un efecto secundario, con un estallido de rayos X primario que iluminaba el gas circundante que posteriormente brillaba en el rango visible. Pero si esto fuera así, cualquier variación de luz visible quedaría rezagada con respecto a la variabilidad de los rayos X y sería mucho más lenta para alcanzar su punto máximo y desaparecer. "El rápido parpadeo de la luz visible ahora descubierto inmediatamente descarta este escenario para ambos sistemas estudiados", afirma Gandhi. "En cambio, las variaciones en los rayos X y la salida de luz visible deben tener un origen común, y uno muy cerca del agujero negro".
Los campos magnéticos fuertes representan el mejor candidato para el proceso físico dominante. Actuando como un depósito, pueden absorber la energía liberada cerca del agujero negro, almacenándola hasta que pueda descargarse como plasma emisor de rayos X caliente (multimillonario) o como corrientes de partículas cargadas que viajan cerca de la velocidad de la luz. La división de la energía en estos dos componentes puede dar como resultado el patrón característico de los rayos X y la variabilidad de la luz visible.
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Fuente: ESO
