Un misterioso latido de rayos gamma proveniente de una nube de gas en la constelación de Aquila late con el ritmo de un agujero negro vecino en precesión, lo que indica una conexión entre ambos objetos.
Según el equipo dirigido por Jian Li, del Deutsches Elektronen-Synchrotron Humboldt, y el profesor Diego F. Torres del Instituto de Ciencias Espaciales. (IEEC-CSIC), resulta enigmático cómo el agujero negro impulsa los latidos de rayos gamma de la nube a una distancia de unos 100 años luz, tal y como informan en la revista Nature Astronomy.
El equipo de investigación, compuesto por científicos de Alemania, España, China y Estados Unidos, analizó rigurosamente más de 10 años de datos del telescopio espacial de rayos gamma Fermi de la NASA, de la administración espacial estadunidense, en un llamado microcuásar.
El sistema catalogado como SS 433 se encuentra a unos 15 mil años luz de distancia en la Vía Láctea y consta de una estrella gigante con aproximadamente 30 veces la masa de nuestro sol y un agujero negro con aproximadamente 10 a 20 masas solares. Los dos objetos están orbitando entre sí con un período de 13 días, mientras que el agujero negro succiona materia de la estrella gigante.
"Este material se acumula en un disco de acreción antes de caer en el agujero negro, como agua en un remolino sobre el desagüe de una bañera", explica Li.
"Sin embargo, una parte de esa materia no cae por el desagüe sino que sale disparada a alta velocidad en dos chorros estrechos en direcciones opuestas por encima y por debajo del disco de acreción giratorio".
Este escenario es conocido por las galaxias activas llamadas cuásares con monstruosos agujeros negros con millones de masas solares en sus centros que disparan chorros de decenas de miles de años luz hacia el cosmos. Como SS 433 parece una versión reducida de estos quásares, se le ha denominado microcuásar.
Las partículas de alta velocidad y los campos magnéticos ultra fuertes en el chorro producen rayos X y rayos gamma.
"El disco de acreción no se encuentra exactamente en el plano de la órbita de los dos objetos. Se precesa, o se balancea, como una peonza que se ha colocado inclinada sobre una mesa", dice Torres. "Como consecuencia, los dos chorros entran en espiral hacia el espacio circundante, en lugar de formar una línea recta".
La precesión de los chorros del agujero negro tiene un período de unos 162 días. Un análisis meticuloso reveló una señal de rayos gamma con el mismo período desde una posición ubicada relativamente lejos de los chorros del microcuásar, que los científicos han etiquetado como Fermi J1913 + 0515.
Está ubicado en la posición de una mejora de gas sin importancia. Los períodos consistentes indican que la emisión de la nube de gas es impulsada por el microcuásar.
"Encontrar una conexión tan inequívoca a través del tiempo, a unos 100 años luz de distancia del microcuásar, ni siquiera en la dirección de los chorros, es tan inesperado como asombroso", dice Li. "Pero no tenemos claro cómo el agujero negro puede impulsar los latidos del corazón de la nube de gas". La iluminación periódica directa por el chorro parece poco probable.
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Una alternativa que exploró el equipo se basa en el impacto de protones rápidos (los núcleos de los átomos de hidrógeno) producidos en los extremos de los chorros o cerca del agujero negro, e inyectados en la nube, donde estas partículas subatómicas impactan contra el gas y producen rayos gamma.
Los protones también podrían ser parte de una salida de partículas rápidas desde el borde del disco de acreción. Siempre que este flujo de salida golpea la nube de gas, se ilumina en rayos gamma, lo que explicaría su extraño latido.
"Energéticamente, la salida del disco podría ser tan potente como la de los chorros y se cree que precesa en solidaridad con el resto del sistema", explica Torres.
Se requieren más observaciones, así como trabajo teórico, para explicar completamente el extraño latido del corazón de rayos gammade este sistema único más allá de este descubrimiento inicial. "SS 433 sigue asombrando a los observadores en todas las frecuencias ya los teóricos por igual", enfatiza Li.
"Y seguramente proporcionará un banco de pruebas para nuestras ideas sobre la producción y propagación de rayos cósmicos cerca de microcuásares en los próximos años".
grb