Un enorme anillo alrededor de un agujero negro.

Esta imagen contiene un impresionante conjunto de anillos alrededor de un agujero negro, capturado con el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el Observatorio Neil Gerelswift. Las imágenes de rayos X de los anillos gigantes están revelando información sobre el polvo en nuestra galaxia, utilizando principios similares a los utilizados en clínicas y aeropuertos.

Los agujeros negros son parte de un sistema estelar llamado V404 Cygni a aproximadamente 7800. Año luz lejos de la tierra. Los agujeros negros atraen activamente la materia de una estrella compañera, que pesa la mitad de la masa del Sol, hacia un disco alrededor de un objeto invisible. Los astrónomos llaman a estos sistemas «binarios de rayos X» porque este material brilla con rayos X.

El 5 de junio de 2015, Swift detectó una ráfaga de rayos X de V404 Cygni. Burst creó un bucle de alta energía de un fenómeno conocido como resonancia de luz, donde en lugar de ondas de sonido rebotando en la pared del valle, se creó un eco de luz alrededor de V404 Cygni cuando una onda de rayos X rebotó en el sistema de agujeros negros. . polvo Remolque entre el V404 Cygni y el suelo. El polvo cósmico no es como el polvo doméstico, es como el humo, está formado por pequeñas partículas sólidas.

En esta imagen compuesta, los rayos X de Chandra (en azul claro) se combinan con datos ópticos del telescopio PanSTARRS en Hawai, mostrando estrellas en el campo de visión. Esta imagen contiene ocho anillos concéntricos separados. Cada anillo es creado por rayos X de la llamarada V404 Cygni observada en 2015 y refleja varias nubes de polvo. (La ilustración del artista muestra cómo se crearon los bucles de sierra Chandra y Swift. Para simplificar el dibujo, la ilustración muestra solo cuatro bucles en lugar de ocho).

Un equipo de investigadores dirigido por Sebastian Heinz de la Universidad de Wisconsin en Madison realizó 50 observaciones rápidas del sistema entre el 30 de junio y el 25 de agosto de 2015 y del 11 al 25 de julio de 2015. Analizamos las observaciones de Chandra realizadas en. Coloque el V404 Cygni entre los detectores para que otra explosión brillante no dañe el dispositivo.

El episodio les cuenta a los astrónomos no solo sobre el comportamiento de los agujeros negros, sino también sobre el paisaje entre la señal V404 y la Tierra. Por ejemplo, el diámetro de un anillo de rayos X revela la distancia a una nube de polvo intermedia que rebota en la luz. Cuando las nubes están cerca del suelo, el anillo parece grande y viceversa. Debido a que la ráfaga de rayos X dura un tiempo relativamente corto, el eco óptico aparece como un anillo estrecho en lugar de un anillo o halo ancho.

Los investigadores también utilizaron los anillos para examinar las propiedades de la propia nube de polvo. Compararon el espectro de rayos X (es decir, el brillo de los rayos X en un rango de longitudes de onda) con modelos informáticos de polvo de diferentes composiciones. Las diferentes composiciones de polvo absorben diferentes cantidades de rayos X de baja energía y son indetectables por Chandra. Este es un principio similar a cómo diferentes partes de nuestro cuerpo y nuestro equipaje absorben diferentes cantidades de rayos X y brindan información sobre su estructura y composición.

El equipo determinó que el polvo probablemente contenía una mezcla de partículas de grafito y silicato. Además, el análisis de Chandra del anillo interior reveló que la densidad de las nubes de polvo no era uniforme en todas las direcciones. Estudios anteriores asumieron que este no es el caso.

Un artículo que explica los resultados de V404 Cygni fue publicado en The Astrophysical Journal (preprint) publicado el 1 de julio de 2016. Los autores de este estudio son Sebastian Heinz, Leah Corales (Universidad de Michigan). Randall Smith (Centro de Astrofísica | Harvard y Smithsonian); Neil Brandt (Universidad de Penn State); Peter Juncker (Instituto de Investigaciones Espaciales de los Países Bajos); Richard Protokin (Universidad de Nevada, Reno); y Joy Nelson (Universidad de Villanova).

Este hallazgo se correlaciona con un descubrimiento similar del Circinus X-1 binario de rayos X, que contiene estrellas de neutrones en lugar de agujeros negros, en la edición del 20 de junio de 2015 de The Diario astrofísico«El señor de los anillos: distancia cinética del eco de luz de rayos X gigante al Circinus X-1» (preimpresión). El estudio también fue dirigido por Sebastian Heinz.

Anualmente se publican varios artículos sobre el estudio de la explosión de 2015 V404 Cygni que causó estos episodios. Las explosiones anteriores se registraron en 1938, 1956 y 1989, por lo que los astrónomos pueden tardar años en seguir analizando la explosión de 2015.