miércoles, 14 de julio de 2010

RXTE estudia los jets de un agujero negro

Durante décadas, los astrónomos encargados del estudio de los rayos X, han estudiado el complejo comportamiento de los sistemas binarios que emparejan a una estrella normal y a un agujero negro. En estos sistemas, el gas de la estrella normal cae hacia el agujero negro formando un disco de acreción a su alrededor. La fricción existente en este disco hace que el gas se caliente a una temperatura de millones de grados, lo suficientemente caliente como para producir rayos X. En el borde interior del disco, cerca del agujero negro, fuertes campos magnéticos expulsan dobles chorros de gas en sentido opuesto en eyecciones que alcanzan una velocidad similar a la mitad de la velocidad de la luz.
Estas características son las más comunes que podemos encontrar en este tipo de binarias, pero detalles más complejos, que responden a preguntas claves,  son esquivos. Por ejemplo, ¿de dónde proceden los rayos X? ¿De la emanación, del disco, o tal vez de una región de alta energía en el umbral del agujero negro?

Ahora, los astrónomos han utilizado el Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE), vía satélite, para detectar que, sólo en ocasiones, la mayoría de los rayos X provienen de los chorros.
"Los modelos teóricos han sugerido esta posibilidad durante varios años, pero esta es la primera vez que la hemos confirmado a través del análisis multifrecuencia", dijo David Russell, autor principal del estudio y un investigador post-doctoral de la Universidad de Amsterdam.
Russell y sus colegas observaron una emanación del agujero negro binario XTE J1550-564. El sistema se encuentra a 17.000 años luz de distancia en la constelación austral de Norma y contiene un agujero negro con una masa equivalente a 10 veces la masa solar. Este sistema fue descubierto por el RXTE en 1998 cuando se convirtió por un periodo de tiempo breve, en una de las fuentes de rayos X más brillante del cielo.
Entre abril y julio de 2000, el sistema sufrió otro estallido. RXTE realizó un seguimiento del evento en el espectro de los rayos X, con  ayuda adicional del Chandra X-ray Observatory de la NASA.Observaciones en el infrarrojo y en el óptico se realizaron desde el telescopio de Cerro Tololo,de 1 metro, ubicado en Chile, mientras que las observaciones de radio fueron recogidas por el Australia Telescope Compact Array.
Basándose en estos datos, Russell y su equipo reconstruyeron una imagen detallada de la emisión de rayos X durante el estallido. El estudio aparece en la edición del 1 de julio de las Noticias Mensuales de la Royal Astronomical Society.
"Sospechamos que estos estallidos están relacionados con los aumentos en la cantidad de masa que cae en el agujero negro", explicó Russell. "Dónde y cómo se produce la emisión, son las únicas pistas que tenemos sobre lo que está pasando."
A medida que la explosión comenzó a mediados de abril de 2000, el sistema se hizo más brillante en la emisión de rayos X en una región muy cercana a la del agujero negro.
"Creemos que la fuente de estos rayos-X es una región de electrones muy energéticos que forman una corona alrededor de la parte más interna del disco", dijo Russell. Cuando estos electrones colisionan, lo hacen con energías de rayos X duros, un proceso conocido como dispersión  inversa de Compton . Los jets estaban presentes, pero su presencia no era tan importante para la emisión de estos rayos X.
Durante el próximo par de semanas, el pico de emisión de rayos X se mudó a uno más bajo de energías y parecía proceder del gas denso del disco de acreción. 

A finales de mayo de 2000, el disco de acreción de XTE J1550-564  se enfrió lo suficiente como para que los chorros volvieran a emerger. La mayoría de los rayos X fueron más débiles pero emitieron mayor energía, debido nuevamente a la dispersión de electrones de alta energía cercanos al agujero negro.
A principios de junio,  el sistema se desvaneció y su emisión máxima gradualmente se fue suavizado, surgiendo los jets como  principal fuente de rayos-X. En el jet, los electrones y positrones que se mueve a una fracción importante de la velocidad de la luz emiten la radiación que se encuentra con los campos magnéticos, en un proceso llamado radiación sincrotrón.
Los jets requieren un suministro continuo de partículas con energías de  miles de millones de veces la energía de luz visible. "La energía total de la envolvente en el jet es enorme, mucho mayor lo que se pensaba", dijo Russell.
Mientras que el verano avanzaba, los chorros se desvanecieron gradualmente y suavizaron su emisión de rayos-X. En septiembre, los rayos X más brillantes del sistema provenían de gotas de materia de alta velocidad que los jets habían lanzado al espacio durante las erupciones anteriores.
"Realmente estamos comenzando a conseguir datos del funcionamiento de estos sistemas extremos, gracias en gran parte a RXTE", agregó Russell. "Podemos aplicar lo que hemos aprendido en los binarios cercanos, como XTE J1550, a los agujeros negros gigantes y sus chorros ubicados en los centros de las galaxias."
RXTE , lanzado en 1995,es el segundo instrumento, tras el Hubble, que lleva más tiempo operando en el espacio.

Más información en el enlace.

1 comentario:

  1. Que produce la energia en un Huracán ?, ahi tienen la respuesta a ¿De la emanación, del disco, o tal vez de una región de alta energía en el umbral del agujero negro?

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