Créditos: Universe today

En 1916, Albert Einstein dio los toques finales a su Teoría de la relatividad general, un viaje que comenzó en 1905 con sus intentos de reconciliar las propias teorías de la gravitación de Newton con las leyes del electromagnetismo. Una vez completada, la teoría de Einstein proporcionó una descripción unificada de la gravedad como una propiedad geométrica del cosmos, donde los objetos masivos alteran la curvatura del espacio-tiempo, afectando todo lo que los rodea.

Es más, las ecuaciones de campo de Einstein predijeron la existencia de agujeros negros, objetos tan masivos que ni siquiera la luz puede escapar de sus superficies. La RG también predice que los agujeros negros desviarán la luz en su vecindad, un efecto que los astrónomos pueden utilizar para observar objetos más distantes. Basándose en esta técnica, un equipo internacional de científicos realizó una hazaña sin precedentes al observar la luz causada por un destello de rayos X que tuvo lugar detrás de un agujero negro.

El equipo fue dirigido por el Dr. Dan Wilkins, astrofísico del Instituto Kavli de Astrofísica y Cosmología de Partículas de la Universidad de Stanford y becario Einstein de la NASA. A él se unieron investigadores de la Universidad de Saint Mary en Halifax, Nueva Escocia; el Instituto de Gravitación y el Cosmos de la Universidad Estatal de Pensilvania y el Instituto de Investigación Espacial SRON de los Países Bajos.

Diagrama que muestra cómo la extrema gravedad de un agujero negro hará que los ecos de rayos X sean visibles desde su lado más lejano. Créditos: ESA

Usando los telescopios espaciales XMM-Newton de la ESA y NuSTAR de la NASA, Wilkins y su equipo observaron llamaradas de rayos X brillantes provenientes de un agujero negro supermasivo (SMBH) ubicado en el centro de I Zwicky 1, una galaxia espiral ubicada a 1.800 años luz de Tierra. Los astrónomos no esperaban ver esto, pero debido a la extrema gravedad del SMBH (que proviene de 10 millones de masas solares), las llamaradas detrás de él se hicieron visibles para XMM-Newton y NuSTAR.

El descubrimiento se realizó en el curso de una encuesta diseñada para aprender más sobre la luz de rayos X brillante y misteriosa que rodea el horizonte de eventos de un agujero negro. Se cree que esta «corona» (como se le llama) es el resultado del gas que cae continuamente en el agujero negro y forma un disco giratorio a su alrededor. A medida que el anillo se acelera hasta cerca de la velocidad de la luz, se calienta a millones de grados y genera campos magnéticos que se retuercen en nudos.

Eventualmente, estos campos se retuercen hasta el punto en que se rompen y liberan toda la energía que tienen almacenada en su interior. Esta energía luego se transfiere a la materia en el disco circundante, que produce la «corona» de electrones de rayos X de alta energía. Las llamaradas de rayos X fueron visibles por primera vez para Wilkins y su equipo como ecos de luz, que se reflejaban en las partículas de gas que caían y se acumulaban en la cara del agujero negro.

En este caso, el destello de rayos X observado fue tan brillante que algunos de los rayos X brillaron sobre el disco de gas que caía en el agujero negro. Cuando los rayos disminuyeron, los telescopios captaron destellos más débiles, que eran los ecos de los rayos que rebotaban en el gas detrás del agujero negro. La luz de estos destellos fue desviada por la intensa gravedad del agujero negro y se hizo visible para los telescopios, aunque con un ligero retraso.

El observatorio XMM-Newton de la ESA se lanzó en 1999 para estudiar fuentes de rayos X interestelares. Créditos: ESA

El equipo pudo discernir de dónde provenían los destellos de rayos X en función de los «colores» específicos de la luz (su longitud de onda específica) que emitían. Los colores de los rayos X que provenían del otro lado del agujero negro fueron alterados levemente por el entorno gravitacional extremo. Hay que agregar a eso el hecho de que los ecos de rayos X se ven en diferentes momentos dependiendo de dónde se reflejen en el disco, contienen mucha información sobre lo que está sucediendo alrededor de un agujero negro.

Como resultado, estas observaciones no solo confirmaron el comportamiento predicho por la Relatividad General, sino que también permitieron al equipo estudiar los procesos que tienen lugar detrás de un agujero negro por primera vez. En un futuro cercano, Wilkins y su equipo quieren utilizar esta técnica para crear un mapa 3D de los alrededores del agujero negro e investigar otros misterios de los agujeros negros. Por ejemplo, Wilkins y sus colegas quieren resolver el misterio de cómo la corona produjo destellos de rayos X tan brillantes.

Estas misiones continuarán dependiendo del telescopio espacial XMM-Newton, así como del observatorio de rayos X de próxima generación propuesto por la ESA, conocido como el Telescopio Avanzado para Astrofísica de Alta Energía (ATHENA). Estos y otros telescopios espaciales que están programados para su lanzamiento en los próximos años prometen revelar mucho más sobre las partes del Universo que no podemos ver y arrojar más luz sobre sus muchos misterios.

Athena es un observatorio de rayos X que ha sido aceptado como una gran misión para el programa científico de la ESA. Créditos: SRON

Traducción no oficial con fines divulgativos del articulo original en Inglés.
Créditos: Universe Today / ESA / Nature
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