Se ha descubierto que en las inmediaciones de un agujero negro, previamente sin actividad relevante, un aumento espectacular de dicha actividad estuvo marcado por un extraño patrón cíclico de 8,5 días. El agujero negro está situado en el centro de una galaxia ubicada a unos 800 millones de años-luz de la Tierra.
Esta anomalía cíclica constituye un comportamiento que hasta ahora no se había observado en las inmediaciones de los agujeros negros.
Un equipo internacional de científicos encabezado por Dheeraj R. Pasham, del Instituto Kavli de Astrofísica e Investigación Espacial, dependiente del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT) en Estados Unidos, ha investigado a fondo el raro fenómeno.
Este se descubrió a raíz de una observación automatizada realizada por la ASAS-SN (All Sky Automated Survey for SuperNovae), una red de 20 telescopios robóticos situados en diversos lugares de los hemisferios norte y sur. Esos telescopios vigilan automáticamente todo el cielo una vez al día en busca de señales de supernovas y otros fenómenos transitorios.
En diciembre de 2020, la red divisó un estallido de luz en la citada galaxia. Esa parte concreta del cielo había estado relativamente tranquila y oscura hasta que esos telescopios detectaron que el brilló de la galaxia se multiplicó por mil. Se hizo entonces un seguimiento del fenómeno con el NICER (the Neutron star Interior Composition Explorer) de la NASA, un telescopio de rayos X a bordo de la Estación Espacial Internacional que vigila continuamente el cielo en busca de estallidos de rayos X que puedan indicar actividad de estrellas de neutrones, agujeros negros y otros fenómenos gravitatorios extremos.
NICER fue configurado entonces para que observase la evolución del brillo en esa galaxia. El resplandor extra duró unos cuatro meses. Durante ese tiempo, NICER realizó mediciones diarias de las emisiones de rayos X de la galaxia. Al analizar en detalle las mediciones efectuadas, salió a la luz una anomalía cíclica en el resplandor de cuatro meses: sutiles caídas de luminosidad, en una banda muy estrecha de rayos X, que reaparecían cada 8,5 días.
Este patrón es similar al que los astrónomos observan cuando un planeta en órbita a una estrella cruza por delante de esta, desde la perspectiva visual de la Tierra, bloqueando brevemente parte de dicha luz estelar. Pero ninguna estrella sería capaz de hacer menguar el resplandor de una galaxia del modo observado en esta…
Finalmente, Pasham y sus colegas han determinado que la anomalía la produjo un segundo agujero negro, de masa muy inferior a la del principal, en órbita a este.
Ese agujero negro pequeño tiene una órbita que le lleva a entrar y salir periódicamente del gran disco de acreción (el remolino de la materia en proceso de caer al gran agujero negro).
El agujero negro pequeño atraviesa periódicamente en vertical el disco de acreción del agujero negro primario mientras orbita en torno a este. En el proceso, arrastra gas, conformando un penacho que es expulsado hacia fuera del disco de acreción. Esto ocurre con la intervención de potentes campos magnéticos, al norte y al sur del agujero negro. Cada vez que el agujero negro más pequeño atraviesa el disco, expulsa otro penacho hacia fuera del disco, siguiendo un patrón regular y periódico. Siendo la Tierra la dirección hacia la que se proyectan los penachos, un telescopio capta el fenómeno como una disminución periódica de brillo global de la galaxia.
La anomalía cíclica detectada en torno al agujero negro supermasivo se debe a que un agujero negro de pequeña masa, en órbita al primero atraviesa repetidamente el disco de gas del agujero negro mayor, provocando la emisión de penachos de gas, que, debido a la materia extra liberada en el despedazamiento de la estrella, son mucho más vistosos. Potentes campos magnéticos, al norte y al sur del agujero negro y representados por el cono naranja, lanzan el penacho en vertical y fuera del disco. Cada vez que el agujero negro pequeño atraviesa el disco, provoca la expulsión de un penacho, siguiendo un patrón regular y periódico. (Imagen: Jose-Luis Olivares, MIT. CC BY-NC-ND 3.0)
El equipo estima que el agujero negro del centro de esa galaxia tiene una masa 50 millones de veces mayor que la de nuestro Sol. El segundo agujero negro, más pequeño, debe tener una masa de entre 100 y 10.000 veces la del Sol.
Todo apunta a que en diciembre de 2020, un tercer objeto cósmico (probablemente una estrella) se acercó demasiado al agujero negro supermasivo y fue despedazado por la inmensa gravedad de este. El repentino ingreso de una cantidad enorme de material estelar en el disco de acreción del agujero negro, hizo resplandecer dicho disco de manera colosal durante esos cuatro meses. El agujero negro supermasivo se dio un festín con los restos de la estrella despedazada mientras el segundo agujero negro seguía orbitando alrededor de él.
Al atravesar el disco en cada ocasión, el agujero negro pequeño provocó la expulsión de un penacho mucho mayor de lo normal, que resultó salir despedido en línea recta hacia el telescopio NICER. (Fuente: NCYT de Amazings)