Un equipo internacional de astrónomos ha observado cómo un agujero negro emana chorros de partículas oscilantes, y de acuerdo a sus análisis, este movimiento inusualmente rápido podría estar ocurriendo porque la fuerte gravedad del agujero negro está deformando el espacio a su alrededor.

El agujero negro, llamado V404 Cygni, está ubicado a unos 8.000 años luz de la Tierra y es relativamente pequeño en cuanto a los agujeros negros, solo nueve veces la masa de nuestro Sol. Es parte de un sistema binario en el que él y una estrella parecida al Sol se orbitan entre sí. El agujero negro está extrayendo constantemente el material de su compañero estelar, y cuando ese material es absorbido, forma un disco de acreción.

Rápidas oscilaciones

Algunas de las partículas que caen en el agujero negro escapan a través de chorros relativistas, largos rayos de plasma energético que fluyen desde el eje de rotación del agujero negro a velocidades que pueden acercarse a la velocidad de la luz.

Para el estudio, los investigadores realizaron sus observaciones usando el Very Long Baseline Array (VLBA), una red de 10 radiotelescopios distribuidos por todo el mundo.

Los astrónomos han visto chorros de agujeros negros antes, pero nunca han visto que se tambaleen tan rápido como los de V404 Cygni, que se observaron oscilando en períodos de tiempo de tan solo unos minutos.

El extraño comportamiento del sistema salió a la luz por primera vez en 1989, cuando los astrónomos detectaron una gran explosión de chorros y radiación. Al verificar las imágenes de archivo, los astrónomos se dieron cuenta de que algo similar había ocurrido en 1938 y 1956.

El interés en este agujero negro se disparó en el año 2015 cuando produjo un extraordinario estallido de brillo durante un período de dos semanas, siendo el punto de atención de todos los telescopios del mundo. Fue entonces cuando los investigadores comenzaron las observaciones para este estudio.

Los astrónomos suelen usar exposiciones largas para observar agujeros negros, pero esta vez tuvieron que modificar su estrategia para obtener una visión clara de los chorros emanados de V404 Cygni. Entonces, capturaron más de 100 imágenes con exposiciones de 70 segundos y las agruparon en una animación.

Doblando el espacio-tiempo

Los astrónomos creen que la rápida oscilación del agujero negro puede explicarse por la teoría de la relatividad general de Albert Einstein, que estipula que los objetos extremadamente masivos doblan el espacio y el tiempo.

En la parte más interna del disco de acreción se encuentra un anillo en forma de rosquilla.

A medida que las partículas son aspiradas hacia el agujero negro, el disco de acreción, que tiene un diámetro aproximado de 10 millones de kilómetros, se vuelve más denso y más caliente cerca del centro, donde hay un anillo en forma de rosquilla de sólo unos miles de kilómetros, que se “infla” por la presión de la radiación. Aquí es donde el espacio se deforma por la inmensa fuerza gravitatoria.

El efecto parece surgir porque el eje de giro del agujero negro está desalineado con el plano de la órbita del agujero negro con su compañero binario. Esa desalineación hace que el efecto de arrastre de marco deforme la parte interna del disco y tire de la parte deformada con ella.

Si bien los investigadores pueden tener una explicación para el inusual comportamiento observado en V404 Cygni, aún no han descubierto exactamente de dónde provienen esos chorros de particulas.

Cuando se trata de los reactores relativistas de los agujeros negros, sus orígenes siguen siendo un poco misteriosos, no solo para V404 Cygni, sino para todos los agujeros negros. Los científicos creen que los chorros se originan en la parte interior del disco de acreción de un agujero negro o en el agujero negro mismo.

Referencia: A rapidly changing jet orientation in the stellar-mass black-hole system V404 Cygni. Nature, 2019. https://doi.org/10.1038/s41586-019-1152-0