En la imagen, los escombros han dispersado parte del gas, haciendo que la corona (la bola de luz blanca sobre el agujero negro) desaparezca. (Foto: NASA / JPL Caltech)

En el centro de una galaxia lejana, un agujero negro está consumiendo lentamente un disco de gas. El disco gira a su alrededor, como el agua que rodea un desagüe.

A medida que se arrastra, un goteo constante de gas va hacia sus fauces abiertas. Las partículas ultracalientes se acumulan cerca del agujero negro. Se mueven de arriba a abajo del disco. Generan un brillante resplandor de rayos X. Y el resplandor se puede ver a 300 millones de años luz de distancia en la Tierra.

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La desaparición

De acuerdo con el laboratorio de la NASA, se sabe que estas colecciones de gas ultracaliente –llamadas coronas de agujero negro– exhiben cambios notables en su luminosidad y brillo. Cambian hasta 100 veces a medida que se alimenta un agujero negro.

Hace dos años, los astrónomos observaron con asombro cómo los rayos X de la corona del agujero negro en una galaxia conocida como 1ES 1927 + 654 desaparecieron por completo. Se desvanecieron, por un factor de 10,000, en aproximadamente 40 días.

Casi inmediatamente comenzó a recuperarse. Unos 100 días después se había vuelto casi 20 veces más brillante que antes del evento.

Esta ilustración muestra un agujero negro rodeado por un disco de gas. (Foto: NASA / JPL Caltech)

¿Algo mal con los datos?

La luz de rayos X de una corona de agujeros negros es un subproducto directo de la alimentación del agujero negro. Esta desaparición de esa luz del significa –probablemente– que su suministro de alimentos se ha cortado. En un nuevo estudio en Astrophysical Journal Letters, los científicos plantean la hipótesis de que una estrella fugitiva podría haberse acercado demasiado al agujero negro.

Si éste fuera el caso, los escombros que se movían rápidamente de la estrella podrían haber atravesado parte del disco y el gas se habría dispersado.

“Normalmente no vemos variaciones como ésta en la acumulación de agujeros negros”, dijo Claudio Ricci, profesor asistente de la Universidad Diego Portales en Santiago, Chile, y autor principal del estudio.

Fue tan extraño que al principio pensamos que tal vez había algo mal con los datosCuando vimos que era real, fue muy emocionante. Pero, tampoco teníamos idea de con qué estábamos tratando. Nadie con quien hablamos había visto algo como esto”.

Vistos gracias a la luz

Casi todas las galaxias del universo pueden albergar un agujero negro supermasivo en su centro, como el de 1ES 1927 + 654. Agujeros que tienen masas de millones o miles de millones de veces mayores que nuestro Sol.

Crecen al consumir el gas que los rodea, conocido como disco de acreción. Debido a que los agujeros negros no emiten ni reflejan la luz, no se pueden ver directamente. Sin embargo, la luz de sus coronas y discos de acreción ofrece una manera de aprender sobre estos objetos oscuros.

La “hipótesis de la estrella” también está respaldada por el hecho de que, unos pocos meses antes de que desapareciera la señal de rayos X, los observatorios en la Tierra vieron brillar considerablemente el disco en longitudes de onda de luz visible. Esto podría haber resultado de la colisión inicial de los desechos estelares con el disco.

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Investigación única

El evento de desaparición en 1ES 1927 + 654 es único. No solo por el cambio dramático en el brillo, sino también por la profundidad con que los astrónomos pudieron estudiarlo.

La llamarada de luz visible llevó a Ricci y sus colegas a solicitar un seguimiento de seguimiento del agujero negro. Lo hicieron gracias al Explorador de Composición Interior de la estrella de neutrones de la NASA (NICER). Un telescopio de rayos X que está a bordo de la Estación Espacial Internacional.

En total, NICER observó el sistema 265 veces durante 15 meses. Se obtuvo un monitoreo adicional de rayos X con el Observatorio Neil Gehrels Swift de la NASA. Observó el sistema con luz ultravioleta. Además, analizó con la matriz de telescopios espectroscópicos nucleares de la NASA (NuSTAR) y el observatorio XMM-Newton de la ESA (Agencia Espacial Europea).

Cuando desapareció la luz de rayos X de la corona, NICER y Swift observaron rayos X de baja energía del sistema. Colectivamente, estos observatorios proporcionaron un flujo continuo de información durante todo el evento.

Otras hipótesis

Aunque una estrella rebelde parece la causante más probable, los autores señalan que podría haber otras explicaciones para el evento sin precedentes.

Una característica notable de las observaciones es que la caída general del brillo no fue una transición suave. Día a día, los rayos X de baja energía detectados por NICER mostraron una variación dramática. A veces cambiando el brillo por un factor de 100 en tan solo ocho horas.

En casos extremos, se sabe que las coronas del agujero negro se vuelven 100 veces más brillantes o más tenues. Pero cambian en escalas de tiempo mucho más largas. Tales cambios rápidos que ocurrieron continuamente durante meses y se consideraron extraordinarios.

“Este conjunto de datos tiene muchos enigmas”, dijo Erin Kara, profesora asistente de física en el Instituto de Tecnología de Massachusetts y coautora del nuevo estudio.

“Pero eso es emocionante, porque significa que estamos aprendiendo algo nuevo sobre el universo. Creemos que la hipótesis de la estrella es buena, pero también creo que vamos a analizar este evento durante mucho tiempo”, añadió.

La observación continúa

Es posible que este tipo de variabilidad extrema sea más común en los discos de acreción de agujeros negros de lo que los astrónomos creen.

Muchos observatorios están diseñados para buscar cambios a corto plazo en los fenómenos cósmicos. Una práctica conocida como “astronomía en el dominio del tiempo”. Y esta astronomía podría revelar más eventos similares.

“Este nuevo estudio es un gran ejemplo de cómo la flexibilidad en la observación, en la programación, permite a las misiones estudiar objetos que evolucionan relativamente rápido. Permiten buscar cambios a largo plazo en su comportamiento promedio. ¿Volverá este agujero negro al estado en que se encontraba antes del evento de interrupción? ¿O ha cambiado fundamentalmente el sistema?Continuamos nuestras observaciones para averiguarlo”, dijo Michael Loewenstein, coautor del estudio y astrofísico de la misión NICER en la Universidad de Maryland College Park.

Aquí te dejamos el estudio

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