Nova con agujero negro, casi en el corazón de la Vía Láctea

El satélite Swift de la NASA detectó el 16 de septiembre pasado un impulso creciente de alta energía compuesto por rayos X, de una fuente proveniente del centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea. La explosión, producida por una rara nova que emite rayos X, anuncia la presencia de un desconocido agujero negro masivo de masa estelar y se confirmó al repetrise el reflujo al día siguiente.

«Las brillantes rayos X emitidos por novas son tan raros que se observan esencialmente una vez por cada misión, y esta es la primera vez que el Swift ve una», dijo Neil Gehrels, principal investigador de la misión, del Goddard Space Flight Center en Greenbelt de la NASA. «Esto es realmente algo que estabamos esperando».

Una nova de rayos X emite este tipo de radiaciones de manera efímera, la cual alcanza un pico de emisión durante unos días, y luego se desvanece durante un lapso de algunos meses. La explosión se produce cuando un torrente de gas almacenado de repente se precipita hacia uno de los objetos más compactos conocidos, una estrella de neutrones o un agujero negro.

Nombrada Swift J1745-26, de acuerdo con las coordenadas de su posición estelar, la nova se ubica a unos pocos grados del centro de nuestra galaxia, hacia la constelación de Sagitario, a una distancia entre 20,000 a 30,000 años luz de la región central de la galaxia.

Los observatorios terrestres, por su parte, detectaron emisiones infrarrojas y de radio, pero las espesas nubes de polvo estelar han impedido a los astrónomos captar a Swift J1745-26 a simple vista.

La nova alcanzó su punto máximo de rayos X duros -energía por encima de los 10,000 voltios de electrones, o muchos miles de veces por encima de la luz visible- el 18 de septiembre, cuando llegó a una intensidad equivalente a la de la famosa Nebulosa del Cangrejo, un remanente de supernova que sirve de objetivo de calibración para observatorios de altas energías, y se considera como una de las fuentes más brillantes en este tipo de energía más allá de nuestro sistema solar.

«El patrón que estamos viendo se observa en novas que emiten rayos X y cuyo objeto central es un agujero negro. Una vez que los rayos X se desvanezcan, esperamos medir su masa y confirmar su estatus de agujero negro», afirma el astrofísico Boris Sbarufatti, del Observatorio Brera en Milán, Italia, quien actualmente trabaja con otros miembros del equipo Swift en la Penn State in University Park, de Pensilvania.

El agujero negro debe formar parte de un sistema binario de baja masa que emite rayos X (LMXB, en inglés), el cual incluye normalmente una estrella parecida a nuestro sol. Una corriente de gas fluye desde la estrella y entra en un disco de almacenamiento situado alrededor del agujero negro. En muchos de estos sistemas, el gas de la espiral interior se calienta mientras se dirige al agujero negro, y produce un flujo constante de rayos X.

Pero bajo ciertas condiciones, el flujo estable dentro de este disco depende de la velocidad de la materia que fluye en él desde la estrella compañera. A ciertas velocidades, el disco no puede mantener un flujo interno estable y fluctúa dramáticamente entre dos diferentes condiciones: un estado más frío y menos ionizado, donde el gas simplemente se acumula en la parte externa del disco, como el agua en una presa, y otro, un estado más caliente e ionizado, que envía una onda de gas que surge hacia el centro.

«Cada explosión hace desaparecer el disco interno, y con poca o ninguna materia cayendo hacia el agujero negro, el sistema deja de ser una fuente de rayos X brillantes», mencionó John Cannizzo, astrofísico del Instituto Goddard. «Décadas más tarde, cuando se tenga suficiente gas acumulado en el disco externo, cambia de nuevo a su estado caliente, y envía un diluvio de gas hacia el agujero negro, provocando nueva explosión de rayos X».

Este fenómeno, llamado “el ciclo límite térmico-viscoso”, ayuda a los astrónomos a explicar explosiones transitorias en un amplio rango de sistemas, que abarcan desde discos protoplanetarios alrededor de estrellas jóvenes hasta las novas enanas –donde el objeto central es una enana blanca-, e incluso la emisión brillantes de agujeros negros supermasivos en el corazón de galaxias distantes.