Enormes anillos de rayos X alrededor de un agujero negro revelan polvo interestelar oculto

En junio de 2015, recibimos una vista maravillosa. a Calabozo Se despertó a 7.800 años luz de una siesta para devorar una astilla de estrellas, un proceso caótico que envió rayos chirriantes de luz brillante en erupción a través de la galaxia.

Ecos de esa luz, ilustrada en un Imagen recién lanzada, permite a los astrónomos mapear y comprender el polvo espacial invisible que se desplaza entre las estrellas, como se muestra en un documento Publicado en 2016.

Este objeto es parte de un sistema binario llamado V404 Cygni, ubicado en la constelación norteña Cygnus. Un agujero negro es lo que se conoce como microcuásarrodeado por el material del que se alimenta.

Este material se extrae del compañero del agujero negro binario, un gigante rojo en sus primeras etapas; Debido a su danza orbital muy cercana, el campo gravitacional del agujero negro elimina la materia exterior del gigante rojo.

Este proceso es lo que causó la erupción de 2015. Cuando las concentraciones de material de la estrella entraron en el disco de acreción del agujero negro, liberaron una serie de intensos pulsos de luz de rayos X, que hemos detectado aquí en la Tierra.

Estas pulsaciones también han dado lugar a algo interesante en el espacio alrededor del V404 Cygni. A medida que la luz viaja al polvo que rodea el sistema, resuena en él, produciendo una serie de anillos concéntricos de rayos X.

Esto se desconoce, pero es raro. En la Vía Láctea se han detectado tres ecos más de luz brillante de rayos X de estrellas brillantes. Entonces, por supuesto, los astrónomos aprovecharon la oportunidad de usar los ecos producidos por V404 Cygni para aprender más sobre no solo el comportamiento del agujero negro, sino también el polvo cósmico que lo rodea.

Radiografía compuesta e imagen óptica de los anillos. (Rayos X: NASA / CXC / UWisc-Madison / S. Heinz et al .; óptico / infrarrojo: Pan-STARRS)

Las imágenes del Observatorio de rayos X Chandra muestran ocho anillos concéntricos, creados por el brillo de un agujero negro, transmitidos a través del polvo entre nosotros y el dúo. Los anillos son delgados, porque el brillo fue corto.

También se revelan los diámetros de los anillos. Nos dicen la distancia entre nosotros y el anillo, porque sabemos la distancia a V404 Cygni y qué tan rápido viaja la luz. Los bucles más cercanos tienen diámetros más grandes, los bucles más externos son más pequeños; considere mirar la parte inferior del tubo. La perspectiva hará que el extremo cercano del tubo parezca más grande que el extremo lejano.

La ilustración muestra en detalle cómo se produce la estructura toroidal. (Universidad de Wisconsin-Madison / Saints)

Los ocho anillos, por lo tanto, representan ocho nubes de polvo separadas que la luz encontró al propagarse por el espacio.

A partir de esto, sabemos que el anillo más cercano y más grande consiste en una nube de polvo a unos 3.363 años luz de distancia, y el más lejano a unos 6.934 años luz de distancia.

Finalmente, se puede analizar la luz emitida por el polvo para determinar la estructura y composición del polvo cósmico. Algunos elementos absorben ciertas longitudes de onda de luz de rayos X, lo que significa que los científicos pueden estudiar el espectro de rayos X que nos llega para ver de qué está hecho el polvo. Descubrieron que es probable que el polvo cósmico sea principalmente sílice y grafito, y que también sea heterogéneo en todas las direcciones.

Fue este estudio en particular Publicado en 2016, pero continuar monitoreando los ecos de la luz permitirá a los científicos aprender más sobre el polvo interestelar normalmente invisible. Además, V404 Cygni es ruidoso y experimenta un estallido aproximadamente cada pocas décadas, por lo que podemos esperar que las llamaradas futuras nos ayuden a comprender cómo cambia el polvo interestelar con el tiempo.

También podemos aprender mucho de esos arrebatos. Por ejemplo, la erupción de 2015 nos mostró que el campo magnético del agujero negro V404 Cygni era mucho más débil de lo que esperábamos; Y que el agujero negro también se tambalea, debido a la forma en que tira del espacio-tiempo.

De hecho, hubo Bastante muchos papeles Publicado en 2015 V404 Cygni outburst. Es el regalo del agujero negro que sigue dando, y probablemente seguirá haciéndolo, en el futuro.

Imagínese si todos lo miraran de esa manera cada vez que toma un refrigerio.

El artículo fue publicado en 2016 en Diario astrofísico.