MADRID, 28 Abr. (EUROPA PRESS) -
Dos agujeros negros en galaxias cercanas devoran sus estrellas compañeras a límites que exceden la comprensión clásica, y exhalan materia a un cuarto de la velocidad de la luz.
Investigadores de la Universidad de Cambridge observaron el fenómeno utilizando datos del observatorio espacial XMM-Newton de la ESA para revelar por primera vez fuertes ráfagas de viento a velocidades muy altas a partir de dos fuentes misteriosas de radiación de rayos x. El descubrimiento, publicado en la revista Nature, confirma que estas fuentes ocultan un objeto compacto ejerciendo una tracción en la materia a tasas extraordinariamente altas.
Al observar el Universo en longitudes de onda de rayos X, el cosmos está dominado por dos tipos de objetos astronómicos: los agujeros negros supermasivos, asentados en el centro de las grandes galaxias y que ferozmente devoran el material alrededor de ellos, y los sistemas binarios, que consiste en un remanente estelar - una enana blanca, una estrella de neutrones o un agujero negro - que se alimentan con gas de una estrella compañera.
En ambos casos, el gas forma un disco que gira alrededor del objeto central compacto y muy denso. La fricción en el disco hace que el gas se caliente y emita luz en diferentes longitudes de onda, con un pico en rayos X.
Sin embargo, una clase intermedia de objetos fue descubierto en la década de 1980 y todavía no se entiende bien. De diez a cien veces más brillantes que los binarios de rayos X ordinarios, estas fuentes son sin embargo demasiado débiles para ser vinculadas a los agujeros negros supermasivos, y en todo caso, por lo general se encuentran muy lejos del centro de su galaxia anfitriona.
"Creemos que las fuentes de rayos X ultra-luminosas de estos llamados son sistemas binarios especiales, que absorben gas a una velocidad mucho mayor que una binaria de rayos X corriente," dijo Ciro Pinto, del Instituto de Astronomía de Cambridge, autor principal del estudio. "Algunas de estas fuentes acogen estrellas de neutrones altamente magnetizadas, mientras que otras podrían ocultar largamente buscados agujeros negros de masa intermedia que tienen masas de alrededor de un millar de veces la masa del Sol, pero en la mayoría de los casos, la razón de su comportamiento extremo todavía no está clara".
Pinto y sus colegas recolectaron un valor de varios días de observaciones de tres fuentes de rayos X ultra-luminosos, todas ellas situadas en galaxias cercanas ubicadas a menos de 22 millones de años luz de la Vía Láctea. Los datos se obtuvieron durante varios años con el Reflection Grating Spectrometer del XMM-Newton, que permitió a los investigadores identificar características sútiles en el espectro de las fuentes de rayos X.
En las tres fuentes, los científicos fueron capaces de identificar la emisión de rayos X del gas en las partes exteriores del disco que rodea al objeto central compacto, que fluye lentamente hacia él.
Sin embargo, dos de las tres fuentes - conocidas como NGC 1313 X-1 y NGC 5408 X-1 - también muestran signos claros de rayos X siendo absorbidos por el gas que está fluyendo lejos de la fuente central a 70.000 kilómetros por segundo - casi una cuarta parte de la velocidad de la luz.
"Esta es la primera vez que hemos visto vientos que fluyen lejos de fuentes de rayos X ultra-luminosas", dijo Pinto. "Y la muy alta velocidad de estos flujos de salida nos está diciendo algo acerca de la naturaleza de los objetos compactos en estas fuentes, que devoran frenéticamente la materia."
Mientras el gas caliente tira hacia el interior por la gravedad del objeto central, también brilla, y la presión ejercida por la radiación lo empuja hacia el exterior. Este es un acto de equilibrio: cuanto mayor es la masa, más rápido se extrae el gas circundante; pero esto también hace que el gas se caliente más rápido, emitiendo más luz y aumentando la presión que expulsa el gas.
Hay un límite teórico para la cantidad de materia que puede ser acogida por un objeto de una masa dada, conocido como el límite de Eddington. El límite se calculó en primer lugar para las estrellas por el astrónomo Arthur Eddington, pero también se puede aplicar a objetos compactos como agujeros negros y estrellas de neutrones.
El cálculo de Eddington se refiere a un caso ideal en el que tanto la materia que se acumula sobre el objeto central y la radiación que se emite lo hace por igual en todas las direcciones.
Pero las fuentes estudiadas por Pinto y sus colaboradores potencialmente están siendo alimentadas a través de un disco que se ha hinchado debido a las presiones internas que surgen de las tasas increíbles de materia que pasan a través del mismo. Estos discos gruesos pueden exceder el límite de Eddington, naturalmente, e incluso pueden atrapar la radiación en un cono, por lo que estas fuentes aparecen más brillantes cuando miramos directamente hacia ellas. A medida que el disco grueso mueve más material del tirón gravitatorio del agujero negro, también da lugar a vientos muy alta velocidad como los observados por los investigadores de Cambridge.
"Mediante la observación de las fuentes de rayos X que irradian más allá del límite de Eddington, es posible estudiar su proceso de acreción en gran detalle, investigar en qué medida el límite se puede superar y lo que provoca exactamente el flujo de salida de dichos vientos muy fuertes", dijo Norbert Schartel, científico del XMM-Newton.
