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Observan un agujero negro absorbiendo material de una estrella con un telescopio montado en la Estación Espacial Internacional

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Foto: NASA/CXC/M.Weiss

Un telescopio de rayos X de alta resolución montado sobre la Estación Espacial Internacional hizo una increíble medición de un agujero negro absorbiendo materia que podría tener implicaciones importantes para la comprensión que tienen los astrónomos de estos objetos misteriosos.

Los científicos saben que los agujeros negros emiten rayos X de alta energía cuando absorben materia, pero cómo y de dónde ha sido un tema de discusión. El telescopio Neutron Star Interior Composition Explore, o NICER, ha permitido a los científicos observar estos rayos X como nunca antes, lo que podría ayudar a comprender mejor no solo los agujeros negros que tienen varias veces la masa del Sol, sino también los gigantescos centros galácticos que multiplican por mil millones la masa solar.

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“Ha habido un debate sobre cómo evolucionan los agujeros negros”, explicó a Gizmodo Erin Kara, becaria postdoctoral de la Universidad de Maryland y el Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA. “Los vemos estallar cuando hay un disco de materia cayendo en ellos... El origen del estallido es algo que se ha debatido desde que se descubrieron los agujeros negros”.

Los agujeros negros son regiones del espacio tan masivas y compactas que más allá de cierto punto, llamado horizonte de eventos, ninguna materia o energía (incluida la luz visible) puede escapar de su atracción gravitatoria. Pero cuando absorben materia de una estrella compañera cercana, muestran una estructura compleja. Un “disco de acreción” de materia triturada por la gravedad del agujero negro lo orbita como los anillos de Saturno, y un gas caliente, llamado corona, se asienta sobre el anillo en la región del polo del agujero negro. Estos eventos de absorción masiva suelen ir acompañados de ráfagas de rayos X de alta energía procedentes de la corona, que se convierten en rayos X de baja energía originados en el disco de acreción.

¿Pero cómo progresa este proceso de absorción? ¿El disco comienza más lejos y luego se acerca al horizonte de eventos? ¿O es la corona la que se mueve hacia dentro mientras el disco permanece cerca del agujero negro?

Comprender este proceso requiere mediciones de alta resolución de los rayos X. Los científicos buscan lo que denominan reverberaciones o “ecos de luz”. Los ecos de luz son esencialmente rayos X de alta energía de la corona que a veces impactan el disco de acreción, lo que da como resultado rayos X de baja energía. Están interesados ​​en medir el tiempo entre el flash inicial y los ecos de menor energía.

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Los científicos observaron el eco de luz de un agujero negro llamado MAXI J1820+070 con NICER. Los datos revelaron que el retraso es de seis a 20 veces más corto que las mediciones anteriores, según el estudio publicado hoy en Nature. Esto podría ser simplemente porque NICER puede medir el tiempo con mayor precisión que otros instrumentos.

“Medir estos ecos de luz con un margen de error de medio milisegundo es increíble”, dijo Kara. Gracias a ello, los científicos podrían medir el tiempo entre los rayos X y sus ecos a una resolución de 300 nanosegundos para un agujero negro a unos 10.000 años luz de distancia.

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Los investigadores pudieron convertir la medida en una inferencia sobre el proceso de acreción. El eco más corto implicaba que el disco de acreción se acercaba mucho más al horizonte de eventos de lo que se pensaba anteriormente, lo que significa que es la corona la que se hace más pequeña, y no el disco de acreción el que se acerca con el tiempo.

“Es una medida genial que resuelve muchas tensiones que vimos en medidas de resolución ligeramente más baja”, explicó a Gizmodo Daryl Haggard, profesor asistente de física en la Universidad McGill.

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Pero el estudio tiene sus limitaciones. Haggard advirtió que esto es solo una fuente. “Podría ser un comportamiento particular de este sistema de agujero negro acrecentador”, dijo. “Eso siempre es un problema cuando tienes una sola fuente. Nos gustaría ver el mismo comportamiento observado en estallidos de otros agujeros negros de masa estelar”. Y podría haber otras interpretaciones que coincidan con los datos, también.

Aun así, el estudio podría tener importantes implicaciones. Resolvería una inconsistencia entre los agujeros negros supermasivos más grandes y estos agujeros negros de masa estelar más pequeños. Los discos de acreción de los agujeros negros supermasivos se extienden casi todo el camino hacia el agujero negro central, y las mediciones anteriores implicaban que los discos de agujeros negros más pequeños no lo hacían, una discrepancia confusa. Los nuevos resultados demuestran que quizás solo necesitaban verse con un mejor equipo.

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Es una observación importante y muestra que un agujero negro pequeño es más parecido a los agujeros negros supermasivos de lo que se pensaba anteriormente. Y es genial que hayamos aprendido esto con un telescopio montado en la Estación Espacial Internacional.

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