La súbita desaparición de la brillante corona de un agujero negro
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A 100 millones de años luz de la Tierra, astrónomos de varios observatorios quedaron atónitos al comprobar cómo la brillante corona de un agujero negro supermasivo, el anillo ultrabrillante de partículas de alta energía a más de mil millones de grados de temperatura que rodea el agujero negro, desaparecía súbita y misteriosamente.
Aunque la causa de esta abrupta desaparición se desconoce, los investigadores creen que algo muy extraño debió de suceder. Algo como una estrella atrapada por la gravedad del agujero negro, «rebotando» a través la espiral de materiales en órbita y haciendo que todo a su alrededor, incluidas las partículas de alta energía de la corona, cayeran repentinamente al interior del agujero, desapareciendo para siempre.
El resultado de este proceso fue la sorprendente y precipitada disminución del brillo del agujero negro, que se redujo en un factor de 10.000 en menos de un año. El hallazgo se acaba de publicar en Astrophysical Journal Letters.
«Lo esperado es que cambios de luminosidad tan grandes sucedan en escalas de tiempo de muchos miles o de millones de años -asegura Erin Kara, del Instituto de Tecnología de Massachussetts (MIT) y coautora de la investigación-. Pero en este objeto el brillo cayó hasta 10.000 veces en un solo año, e incluso llegó a caer en un factor de 100 en apenas ocho horas, lo cual es totalmente desconocido y realmente alucinante».
Tras la súbita desaparición de la corona, los investigadores continuaron observando el agujero negro, y vieron cómo empezaba de nuevo a juntar lentamente material alrededor de sus bordes exteriores para volver a formar su disco de acreción rotatorio que, a su vez, empezó a emitir rayos X de alta energía cerca del horizonte de sucesos del agujero negro. De esta forma, y en apenas unos meses, el agujero negro generó una nueva corona, casi tan brillante como la original.
«Es la primera vez que vemos desaparecer una corona y volver a reconstruirse -prosigue Kara- y estamos viendo eso en tiempo real. Esto será realmente importante para comprender cómo la corona de un agujero negro se alimenta y se forma de la nada».
Todo empezó con un destello
En marzo de 2018, los investigadores observaron un fuerte e inesperado destello en 1ES 1927 + 654, un núcleo galáctico activo, o AGN, que es un tipo de agujero negro supermasivo con un brillo superior al normal en el centro de una galaxia. El brillo del objeto aumentó súbitamente hasta 40 veces su luminosidad normal.
«Era un AGN que ya conocíamos -explica Kara-, pero no era demasiado especial. De repente, nos dimos cuenta de que este AGN corriente se volvía muy brillante, lo que llamó nuestra atención, y empezamos a apuntar hacia él muchos otros telescopios en muchas otras longitudes de onda para mirarlo».
El equipo, en efecto, utilizó múltiples telescopios para observar el agujero negro en las bandas de rayos X, ópticas y de ondas ultravioleta. La mayoría de esos telescopios apuntaban periódicamente al agujero negro, por ejemplo, registrando observaciones durante un día entero cada seis meses. El equipo del MIT, sin embargo, observó diariamente el agujero negro con el pequeño telescopio de rayos X NICER, de la NASA, instalado a bordo de la Estación Espacial Internacional y equipado con sensores y detectores diseñados y construidos por investigadores del propio MIT.
«NICER es genial -asegura Kara- porque es muy ágil». Con él, el equipo podía «echar un vistazo» durante un rato cada día al agujero negro y dejar después libre el telescopio para otras observaciones. Mirándolo tan a menudo, Kara y su equipo se dieron cuenta enseguida de que el agujero negro perdía rápidamente su corona, hasta que desapareció por completo. «Justo después de pasar por ese enorme estallido -recuerda la investigadora- vimos cómo la corona desaparecía. Se volvió indetectable, algo que nunca habíamos visto antes».
La corona misteriosa
Los físicos no están del todo seguros de qué es lo que causa exactamente que se forme una corona alrededor de un agujero negro, pero creen que tiene algo que ver con la configuración de las líneas de campo magnético que atraviesan su disco de acreción. En las regiones externas del disco giratorio de material, esas líneas de campo tienen una configuración más o menos sencilla. Más cerca, sin embargo, y especialmente junto al horizonte de sucesos, la línea que una vez cruzada no permite que ningún objeto pueda volver a salir, la mayor energía de los materiales del disco puede hacer que las líneas del campo magnético se retuerzan y se rompan, para volver después a conectarse. Y esa maraña de energía magnética podría hacer girar partículas a toda velocidad alrededor del agujero, formando una corona que brilla extraordinariamente en el rango de los rayos X.
Kara y sus colegas creen que si la corona realmente desapareció por culpa de una estrella descarriada, esa estrella fue primero destrozada por el tirón gravitacional del agujero, y sus restos esparcidos por todo el disco de acreción. Ese pudo ser el origen del brillante destello captado en 2018. Llamado por los astrónomos «interrupción de marea», este evento habría provocado que gran parte del material del disco cayera repentinamente en el agujero negro. Y también habría podido hacer que las líneas de campo magnético «se volvieran locas», hasta el punto de no poder ya generar y soportar una corona de alta energía.
Los astrónomos calcularon que para causar la desaparición de la corona, la estrella debió de estar dentro de un radio de aproximadamente 4 minutos luz del centro del agujero negro. Es decir, a unos 75 millones de km, justo al lado de «la bestia».
Después de desaparecer, la corona se ha ido formando de nuevo. No es tan brillante como antes, pero los investigadores siguen observando por si se producen más sorpresas. «Queremos vigilarlo -asegura Kara-. Todavía está en ese estado inusual de alto flujo, y tal vez vuelva a hacer alguna locura, así que no queremos perdernos eso».
Fuente: abc.es