Por primera vez, los científicos han detectado luz detrás de un agujero negro, cumpliendo una predicción arraigada en la teoría general de la relatividad de Albert Einstein.
El astrofísico de la Universidad de Stanford Dan Wilkins y sus colegas observaron los rayos X emitidos por un agujero negro supermasivo ubicado en el centro de una galaxia a 800 millones de años luz de la Tierra.
Estas llamaradas de luz brillante no son extrañas porque, aunque la luz no puede escapar de un agujero negro, la inmensa gravedad a su alrededor puede calentar el material a millones de grados. Esto puede liberar ondas de radio y rayos X. A veces, este material supercaliente es arrojado al espacio por chorros rápidos, incluidos rayos X y rayos gamma.
Pero Wilkins notó destellos más pequeños de rayos X que ocurrieron más tarde y eran de diferentes colores, y provenían del lado más alejado del agujero negro.
Wilkins, autor del estudio y científico investigador del Instituto Kavli de Física de Partículas y Cosmología de la Universidad de Stanford y del Laboratorio Nacional Acelerador de SLAC, dijo en un comunicado.
Sin embargo, la extraña naturaleza del agujero negro hizo posible la observación.
«La razón por la que podemos verlo es porque un agujero negro distorsiona el espacio, dobla la luz y envuelve campos magnéticos a su alrededor», dijo.
«Hace cincuenta años, cuando los astrofísicos comenzaron a especular sobre cómo se comportaría un campo magnético cerca de un agujero negro, no tenían idea de que algún día podríamos tener las técnicas para observarlo directamente y ver la teoría general de la relatividad de Einstein en acción», dijo. . Roger Blandford, coautor del estudio y profesor Luke Blossom en la Facultad de Humanidades y Ciencias y profesor de Física en la Universidad de Stanford, dijo en un comunicado.
La teoría de Einstein, o la idea de que la gravedad es un asunto que distorsiona el espacio-tiempo, persistió durante cien años con nuevos descubrimientos astronómicos.
Algunos agujeros negros contienen un halo o anillo de luz brillante que se forma alrededor del agujero negro cuando la materia cae en él y se calienta a temperaturas extremas. Esta luz de rayos X es una forma en que los científicos pueden estudiar y mapear los agujeros negros.
Cuando el gas cae en un agujero negro, puede elevarse a millones de grados. Este intenso calentamiento hace que los electrones se separen de los átomos, dando como resultado un plasma magnético. Las fuertes fuerzas gravitacionales del agujero negro hacen que este campo magnético forme un arco muy por encima del agujero negro y gire hasta romperse.
Esto no es diferente de la corona del sol o de la atmósfera exterior caliente. La superficie del Sol está cubierta de campos magnéticos, lo que hace que se formen anillos y penachos al interactuar con partículas cargadas en la corona solar. Es por eso que los científicos se refieren al anillo alrededor de los agujeros negros como un halo.
«Este campo magnético que se restringe y luego captura cerca del agujero negro calienta todo lo que lo rodea y produce estos electrones de alta energía que luego producen rayos X», dijo Wilkins.
Mientras estudiaba los destellos de rayos X, Wilkins observó destellos más pequeños. Él y sus colegas investigadores se dieron cuenta de que las llamaradas de rayos X más grandes se reflejaban y «se curvaban alrededor del agujero negro desde la parte posterior del disco», lo que les permitía ver el lado más alejado del agujero negro.
«He estado construyendo predicciones teóricas de cómo nos pueden sonar estos ecos durante algunos años», dijo Wilkins. «Ya los había visto en la teoría que estaba desarrollando, así que tan pronto como los vi en las observaciones del telescopio, pude averiguar la conexión».
Las observaciones se realizaron utilizando dos telescopios espaciales de rayos X: el NuSTAR de la NASA y el XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea.
Se necesitará más monitoreo para comprender la corona del agujero negro, y el próximo observatorio de rayos X de la Agencia Espacial Europea, llamado Athena, se lanzará en 2031.
«Tiene un espejo mucho más grande que el que hemos tenido en un telescopio de rayos X, y nos permitirá obtener imágenes de mayor resolución en tiempos de observación mucho más cortos», dijo Wilkins. «Así que la imagen que estamos empezando a obtener de los datos en este momento será mucho más clara con estos nuevos observatorios».
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