Por primera vez, los astrónomos han visto luz procedente de detrás de un agujero negro.
Utilizando los telescopios espaciales XMM-Newton de la ESA y NuSTAR de la NASA, un equipo internacional de científicos dirigido por Dan Wilkins de la Universidad de Stanford en los EE. UU. Observó destellos extremadamente brillantes de luz de rayos X provenientes de alrededor de un agujero negro.
Las bengalas de rayos X hicieron eco del gas que caía en el agujero negro y, a medida que las bengalas disminuían, los telescopios captaron destellos más débiles, que eran los ecos de las bengalas que rebotaban en el gas detrás del agujero negro.
Este agujero negro supermasivo es 10 millones de veces más masivo que nuestro Sol y está ubicado en el centro de una galaxia espiral cercana llamada I Zwicky 1, a 800 millones de años luz de la Tierra.
Los astrónomos no esperaban ver nada detrás del agujero negro, ya que ninguna luz puede escapar de él. Pero debido a la extrema gravedad del agujero negro que deforma el espacio a su alrededor, los ecos de luz detrás del agujero negro se doblaban alrededor del agujero negro, haciéndolos visibles desde el punto de vista de XMM y NuSTAR.
El descubrimiento comenzó con la búsqueda para averiguar más sobre la misteriosa ‘corona’ del agujero negro, que es la fuente de la brillante luz de rayos X. Los astrónomos creen que la corona es el resultado del gas que cae continuamente en el agujero negro, donde forma un disco giratorio a su alrededor, como el agua que cae por un desagüe.
Este disco de gas se calienta hasta millones de grados y genera campos magnéticos que se tuercen en nudos por el giro del agujero negro. Cuando el campo magnético se bloquea, eventualmente se rompe, liberando la energía almacenada en su interior. Esto calienta todo a su alrededor y produce la corona de electrones de alta energía que producen la luz de rayos X.
La llamarada de rayos X observada desde I Zwicky 1 fue tan brillante que algunos de los rayos X iluminaron el disco de gas que caía en el agujero negro. Los rayos X que se reflejaban en el gas detrás del agujero negro se doblaban alrededor del agujero negro, y estos destellos más pequeños llegaron a los telescopios con un retraso. Estas observaciones coinciden con las predicciones de Einstein sobre cómo la gravedad dobla la luz alrededor de los agujeros negros, como se describe en su teoría de la relatividad general.
Los ecos de los rayos X del disco tienen «colores» de luz específicos y, a medida que los rayos X viajan alrededor del agujero negro, sus colores cambian ligeramente. Debido a que los ecos de rayos X tienen diferentes colores y se ven en diferentes momentos, dependiendo de dónde se reflejen en el disco, contienen mucha información sobre lo que está sucediendo alrededor de un agujero negro. Los astrónomos quieren utilizar esta técnica para crear un mapa 3D de los alrededores del agujero negro.
Otro misterio que se resolverá en estudios futuros es cómo la corona produce destellos de rayos X tan brillantes. La misión de caracterizar y comprender las coronas de agujeros negros continuará con XMM-Newton y el futuro observatorio de rayos X de la ESA, Athena (Telescopio avanzado para astrofísica de alta energía).
El equipo publicó sus hallazgos en Nature. DOI: 10.1038 / s41586-021-03667-0
