Los cambios rápidos en los agujeros negros, posible causa de los vientos ultrarrápidos

Telescopios de la ESA y de la NASA han obtenido la observación más detallada hasta la fecha de un viento ultrarrápido procedente de los alrededores de un agujero negro, a casi un cuarto de la velocidad de la luz.

Las proyecciones de gas son un fenómeno común en los agujeros negros supermasivos situados en el centro de grandes galaxias. Hasta miles de millones más masivos que el Sol, estos agujeros negros se alimentan de los remolinos de gas a su alrededor. Así, lo que los telescopios espaciales detectan son brillantes emisiones, incluyendo rayos X, procedentes del interior del disco que rodea el agujero negro.

En ocasiones, los agujeros negros “se llenan” tanto que terminan por expulsar un viento ultrarrápido. Estos vientos resultan de gran interés, ya que podrían tener una gran influencia a la hora de regular el crecimiento de su galaxia anfitriona, al eliminar el gas circundante y, en consecuencia, impedir el nacimiento de estrellas.

Gracias a los telescopios XMM-Newton de la ESA y NuStar de la NASA, los científicos han podido observar con el mayor detalle hasta la fecha una de estas emisiones, procedente de una galaxia activa identificada como IRAS 13224-3809. Los vientos registrados alcanzan 71.000 km/h —0,24 veces la velocidad de la luz—, por lo que se encontrarían entre el 5% de los vientos más rápidos procedentes de agujeros negros conocidos.

XMM-Newton pasó 17 días seguidos observando el agujero negro, revelando así la naturaleza extremadamente variable de los vientos.

“A menudo realizamos una única observación de un objeto concreto y, meses o incluso años después, volvemos a observarlo para ver si se ha producido algún cambio”, explica Michael Parker, del Instituto de Astronomía de la Universidad de Cambridge, en el Reino Unido, y autor principal del artículo publicado en Nature esta semana describiendo el nuevo resultado.

“Gracias a esta larga campaña de observación, hemos descubierto por primera vez cambios en los vientos en una escala temporal de menos de una hora”. 

Los cambios se detectaron en la temperatura creciente de los vientos, que constituye una señal de su respuesta a una mayor emisión de rayos X procedentes del disco adyacente al agujero negro.

Las observaciones también mostraron cambios en la huella química del gas proyectado: a medida que la emisión de rayos X aumentaba, los electrones del viento se desprendían de sus átomos, borrando las señales de los vientos vistas en los datos.

“La huella química del viento cambió en menos de una hora debido a la fuerza de los rayos X, con una velocidad cientos de veces mayor que la detectada hasta ahora”, explica Andrew Fabian, del mismo Instituto de Astronomía, coautor del artículo e investigador principal del proyecto.

“Esto nos permite vincular la emisión de rayos X procedente del material que caía al agujero negro a la variabilidad del viento que se expulsaba más allá”.

Como añade Norbert Schartel, científico del proyecto XMM-Newton de la ESA: “Detectar esta variabilidad —y demostrar este vínculo— es un paso clave para comprender cómo se producen y se aceleran los vientos de los agujeros negros, algo que también es esencial para entender su capacidad de moderar la formación de estrellas en la galaxia anfitriona”.