Los discos en torno a los agujeros negros cambian incluso en condiciones no extremas

Santa Cruz de Tenerife, 23 oct (EFE).- Una investigación del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha constatado que los discos que rodean a los agujeros negros activos cambian su forma en condiciones mucho menos extremas de lo esperado.

Según el IAC, cuando el brillo de MAXI J0637−430, un sistema binario con un agujero negro, comenzó a disminuir tras una gran erupción, ocurrió algo inesperado: las zonas externas de su disco quedaron más, y no menos, iluminadas.

El estudio publicado en Nature Astronomy, liderado por Montserrat Armas Padilla, investigadora del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), ha revelado que este comportamiento se debe a los cambios de forma de la parte interna del disco, que puede proyectar una sombra sobre las regiones más alejadas del agujero negro.

Durante la fase más brillante de la erupción, esta estructura se había hinchado y bloqueaba parte de la intensa luz generada en las cercanías del horizonte de sucesos, pero al disminuir el brillo, el disco se desinfló, la sombra desapareció y las regiones exteriores quedaron expuestas a la radiación.

El estudio indica que MAXI J0637−430 es un sistema binario en el que un agujero negro se alimenta de materia procedente de una estrella compañera y, antes de atravesar el horizonte de sucesos, este material se acumula formando un disco de acreción.

Las regiones más internas del disco alcanzan temperaturas extremas y emiten principalmente en rayos X, mientras que las zonas más externas pueden estudiarse en luz visible e infrarroja.

De vez en cuando, estos sistemas sufren grandes erupciones durante las cuales la cantidad de materia que cae hacia el agujero negro aumenta de forma drástica y su brillo puede incrementarse millones de veces.

MAXI J0637−430 fue descubierto durante una de estas erupciones. pero la sorpresa llegó durante la fase en la que el sistema iba perdiendo brillo, ya que lo natural sería pensar que, a medida que el sistema se apaga y produce menos rayos X, las regiones exteriores del disco reciben cada vez menos radiación. Sin embargo, las observaciones mostraron exactamente lo contrario.

En el máximo de la erupción, el espectro obtenido con el instrumento X-shooter del Very Large Telescope (VLT) mostraba intensas líneas de hidrógeno y helio, características de un disco exterior relativamente frío y poco irradiado.

Apenas dos semanas después, cuando la luminosidad en rayos X había disminuido aproximadamente a la mitad, esas líneas prácticamente habían desaparecido y el espectro indicaba un disco exterior mucho más caliente y fuertemente irradiado.

“Fue una sorpresa. Era justo lo contrario de lo que esperábamos”, explica Montserrat Armas Padilla, autora principal del estudio.

Según Armas, si la fuente de rayos X se estaba apagando, lo lógico sería que el disco exterior recibiera menos radiación pero ocurría lo contrario, por lo que la clave tenía que estar en cómo cambiaba la geometría del propio disco.

La explicación de los investigadores es que durante la fase más luminosa de la erupción, la parte interna del disco se infla y aumenta su grosor vertical y actúa como una pantalla que bloquea parte de la intensa radiación producida cerca del agujero negro, proyectando una sombra sobre las regiones exteriores y manteniéndolas relativamente frías.

A medida que la erupción se debilita, disminuye también la presión ejercida por la intensa radiación generada en las regiones internas del disco, y este vuelve a hacerse más fino. Al desaparecer la sombra, las regiones exteriores quedan expuestas a los rayos X procedentes de las proximidades del agujero negro.

“Es como bajar la intensidad de una lámpara y, al mismo tiempo, retirar la pantalla que la cubre: aunque la bombilla emita menos luz, una zona que antes estaba en sombra queda más iluminada. Eso es precisamente lo que creemos que ocurre en MAXI J0637−430”, explica Teo Muñoz-Darias, investigador del IAC y coautor del artículo. EFE