Captan un agujero negro lanzando materia al espacio a casi la velocidad de la luz

El agujero negro y su estrella compañera forman un sistema llamado MAXI J1820 + 070. El primero, formado por la destrucción de una estrella masiva, tiene una masa aproximadamente ocho veces mayor que la del Sol. Nada que ver con los llamados agujeros negros supermasivos, que contienen millones o miles de millones de veces la masa solar.

Por su parte, la desafortunada estrella compañera que orbita el agujero negro tiene aproximadamente la mitad de la masa del Sol. La fuerte gravedad del pozo cósmico arranca el material de la estrella. Parte del mismo cruzará el llamado horizonte de sucesos (el punto de no retorno) y caerá en el agujero, pero otra parte será expulsado en un par de haces cortos de material. Estos chorros apuntan en direcciones opuestas, lanzados desde fuera del horizonte de eventos a lo largo de líneas de campo magnético.

Eso es precisamente lo que se ve en el vídeo, unas imágenes basadas en cuatro observaciones obtenidas con Chandra en noviembre de 2018 y febrero, mayo y junio de 2019. La imagen óptica e infrarroja de la Vía Láctea fue obtenida por el telescopio óptico PanSTARRS en Hawái, con la ubicación de MAXI J1820 + 070 sobre el plano de la galaxia marcado por una cruz. El recuadro muestra una película que recorre las cuatro observaciones de Chandra, donde el «día 0» corresponde a la primera observación el 13 de noviembre de 2018, aproximadamente cuatro meses después del lanzamiento del chorro. MAXI J1820 + 070 es la fuente brillante de rayos X en el centro de la imagen y se pueden ver fuentes de rayos X alejándose del agujero negro en chorros hacia el norte y el sur. El chorro del sur es demasiado débil para ser detectado en las observaciones de mayo y junio de 2019.

Desde la perspectiva de la Tierra, parece que el chorro del norte se mueve al 60% de la velocidad de la luz, mientras que el sur viaja a un 160% de la velocidad de la luz, ¡lo que parece imposible!

Según explican los investigadores, este es un ejemplo de movimiento superluminal , un fenómeno que ocurre cuando algo viaja hacia nosotros cerca de la velocidad de la luz, en una dirección cercana a nuestra línea de visión. Esto significa que el objeto viaja casi tan rápido hacia nosotros como la luz que genera, dando la ilusión de que el movimiento del chorro es más rápido que la velocidad de la luz. En el caso de MAXI J1820 + 070, el chorro del sur apunta hacia nosotros y el del norte apunta lejos de nosotros, por lo que el del sur parece moverse más rápido que el del norte. La velocidad real de las partículas en ambos chorros es superior al 80% de la velocidad de la luz.

Anteriormente, solo se han visto otros dos ejemplos de expulsiones a alta velocidad en rayos X de agujeros negros de masa estelar. MAXI J1820 + 070 también ha sido observado en las longitudes de onda de radio por un equipo de la Universidad de Oxford, quien previamente informó de la detección de movimiento superluminal de fuentes compactas basadas solo en datos de radio que se extendieron desde el lanzamiento de los chorros el 7 de julio de 2018 a finales de 2018.

Las observaciones combinadas también incluyeron evidencias de que los chorros se están desacelerando a medida que se alejan del agujero negro. La mayor parte de la energía en los chorros no se convierte en radiación, sino que se libera cuando las partículas en los chorros interactúan con el material circundante. Estas interacciones pueden ser la causa de la desaceleración de los aviones. Cuando los chorros chocan con el material circundante en el espacio interestelar, se producen ondas de choque, similares a las explosiones sónicas causadas por los aviones supersónicos. Este proceso genera energías de partículas que son más altas que las del Gran Colisionador de Hadrones.

Los investigadores estiman que alrededor de 180 billones de kilos de material fueron expulsados del agujero negro en estos dos chorros lanzados en julio de 2018. Esta cantidad de masa es comparable a lo que podría acumularse en el disco alrededor del agujero negro en el espacio de un pocas horas, y es equivalente a aproximadamente mil cometas Halley o aproximadamente 500 millones de veces la masa del Empire State Building.