Descubren la misteriosa estructura de un agujero negro situado de canto.

por Invitado el Mar Mar 05, 2013 10:23 am

Descubren la misteriosa estructura de un agujero negro situado de canto.

Es la primera vez que se
observa un agujero negro con esta inclinación y la primera vez que se
detectan eclipses de brillo en este tipo de sistemas.

Un equipo internacional,
liderado por investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias
(IAC) (España), revela esta semana en Science los detalles de un agujero
negro dispuesto de una forma especial, de canto, en el sistema binario
Swift J1357.2-0933.

Es la primera vez que se
observa un agujero negro con esta inclinación y la primera vez que se
detectan eclipses de brillo en este tipo de sistemas.

Como si se tratara de un enorme donut’ –o toroide– que va creciendo conforme pasan los días.

Así describe el
investigador del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) Jesús Corral
la peculiar estructura, desconocida hasta la fecha, del sistema binario
Swift J1357.2-0933, compuesto por una estrella ‘normal’ y un agujero
negro de masa estelar, que se alimenta de su estrella compañera.

La investigación, de la
que Corral es primer autor y que aparece publicada en el último número
de Science, ha seguido los pasos de la fase de erupción del sistema, un
hecho que solo ocurre una vez cada decenas o cientos de años.

El equipo observó unos extraños eclipses en el sistema que duraban y se repetían cada pocos minutos.

Este hallazgo les llevó a
dos conclusiones: el agujero negro debía estar casi de canto (tiene una
inclinación de al menos 75 grados) y presenta una peculiar estructura
vertical situada en el disco de acreción del sistema, es decir, el
conjunto de la materia que el agujero va robando de la estrella y que
forma una corriente en forma de disco, similar a la que genera el agua
al destapar un fregadero.

Como explica el también
investigador del IAC Jorge Casares, coautor del artículo y director de
la investigación, “es posible que este tipo de estructuras esté presente
en todas o muchas binarias de rayos X, conjunto de sistemas al que
pertenece Swift J1357.2-0933.

De esta manera, el
objeto que hemos observado podría ser el prototipo de una población
hasta ahora oculta de sistemas con muy alta inclinación en los que el
agujero negro se encuentra oscurecido”.

Aplicando reglas estadísticas, podrían ser un porcentaje de hasta el 20% de los sistemas de este tipo.

El astrofísico relata
que los agujeros negros se forman a partir de la muerte de estrellas muy
masivas y, de entrada, resulta complicado encontrarlos: “al no emitir
luz, es casi imposible detectarlos si se hallan solos.

En caso de que formen
sistema con una estrella, la probabilidad de observación es más alta,
dado que lo que se ve es el proceso de 'canibalización' de la estrella
por parte del agujero”, explica.

De esta manera se
entiende que, desde que se detectó el primero en 1964, solo se hayan
confirmado otros 18 agujeros negros en nuestra galaxia.

Simulación del sistema binario Swift J1357.2-0933. (Foto: Gabriel Perez Diaz (IAC))

Swift J1357.2-0933,
descubierto por el satélite de rayos X Swift en 2011 y estudiado por el
equipo del IAC, es el último en la lista.

Hay aproximadamente otros 32 más considerados como candidatos a agujero negro, pero todavía no se han confirmado.

Muchas binarias de rayos
X se caracterizan por permanecer en quietud durante decenas o cientos
de años y, en este estado, es fácil confundirlos con estrellas
corrientes.

Sin previo aviso y en
cualquier punto de la galaxia, estos sistemas erupcionan, provocando que
el brillo que emiten aumente de forma considerable –casi 1 millón de
veces- , lo que permite su detección por los satélites que hacen rastreo
de emisiones de rayos X. Al cabo de unos meses, vuelven a su letargo.

Es entonces, agrega
Corral, cuando la comunidad científica puede analizar su estructura: una
estrella ‘normal’ y un objeto compacto, que puede ser un agujero negro
(como en este caso) o una estrella de neutrones.

La estrella transfiere materia a su compañero formando el mencionado disco de acreción.

En el caso de Swift
J1357.2-0933, prosigue el investigador del IAC, se han podido recabar
más datos debido a su relativa cercanía, estimada en unos 5.000 años
luz, y a que se halla lejos del plano de la Vía Láctea, donde se
concentra la mayor parte de la materia, con lo que su luz no se ve
contaminada por polvo interestelar o la luz de objetos próximos.

Los científicos detectaron que el sistema tiene un periodo muy corto, de apenas 2,8 horas.

En ese tiempo, la
estrella completa una órbita en torno al agujero negro. Otra de las
cuestiones que aclararon fue la masa del agujero, al menos 3 veces la
del sol.

“Se trata del límite inferior que hemos estimado. En realidad, la masa puede ser muy superior.

Nuevas observaciones durante el periodo de quietud permitirán precisar este valor”, puntualiza Corral.

Sin embargo, el hallazgo
más insólito del sistema fueron sus eclipses. A partir de imágenes
captadas con diferentes telescopios de los observatorios del Teide y del
Roque de los Muchachos (IAC-80, Liverpool, Mercator e INT), observaron
que se producían eclipses que reducían el brillo del sistema hasta un
30% en solo siete segundos y que se van repitiendo en intervalos mayores
al cabo de los días.

“Es la primera vez que
se observa un fenómeno de estas características. Ninguna de las 50
binarias de rayos X transitorias conocidas (18 con agujeros negros
confirmados y 32 candidatos) presenta eclipses producidos por la
estrella”, señala el astrofísico del IAC.

¿A qué se deben? Los
investigadores tenían claro que no los producía la estrella del sistema,
ya que tarda 2,8 horas en girar en torno al mismo, y los eclipses, que
se producen cada pocos minutos, son extremadamente cortos.

Corral aporta más datos: “El periodo en el que se repiten los eclipses es cada vez mayor con el paso de los días.

Este hecho sugiere que
están producidos por una estructura vertical que inicialmente está muy
cerca del agujero negro y que poco a poco se va alejando como una onda
desde las partes internas del disco de acreción hacia fuera.

Este descubrimiento
lleva aparejado un segundo: “El simple hecho de detectar los eclipses ya
indica que el sistema se encuentra a una inclinación muy alta, mayor
incluso de 75 grados.

En definitiva, lo vemos
casi de canto”, precisa el científico. Y así describe la estructura: “es
probablemente como un "donut": en el centro se localiza el agujero
negro que está permanentemente oculto”.

(Fuente: IAC)ASTROFÍSICA
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