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1 de Diciembre de 2016
Astrofísica

Nudos en agujeros negros supermasivos

La detección de una región de emisión discreta en el chorro relativista de la galaxia activa M81 revela que estos procesos se desarrollan de forma muy parecida en todos los agujeros negros.

Núcleo activo: Imagen compuesta de la galaxia M81 y detalle en rayos X de su centro galáctico (inserto), donde reside un agujero negro supermasivo de unos 70 millones de masas solares. Un estudio reciente ha observado por primera vez un «nudo», o componente de emisión localizada, en el chorro de partículas relativistas que emanan del astro. El fenómeno parece indicar que dicha estructura anudada es común en los chorros relativistas de todos los agujeros negros, con independencia de su masa o tasa de acreción. [NASA/CXC/Wisconsin/D. Pooley y CFA/A. Zezas (rayos X); NASA/ESA/CFA/A. Zezas (óptico); NASA/JPL-Caltech/CFA/J. Huchra et al. (ultravioleta); NASA/JPL-Caltech/CFA (infrarrojo)]

Los agujeros negros abarcan un descomunal intervalo de masas: si los formados tras la muerte de una estrella presentan masas equiparables a la del Sol, los agujeros negros supermasivos que ocupan el centro de las grandes galaxias pueden llegar a alcanzar los miles de millones de masas solares. Pero, con independencia de su tamaño, todo agujero negro se alimenta del disco de acreción que se forma a su alrededor. El destino de buena parte de él será acabar devorado en el horizonte de sucesos. Sin embargo, una pequeña fracción es expulsada en forma de un par de chorros relativistas: intensos haces compuestos por partículas muy energéticas que salen despedidas a velocidades próximas a la de la luz.

El disco de acreción y los chorros de emisión se encuentran estrechamente relacionados. Los modelos actuales indican que los agujeros negros con tasas de acreción bajas dan lugar a chorros continuos, mientras que aquellos con tasas elevadas producen chorros con «nudos» (knots), regiones brillantes y bien localizadas donde la emisión en la banda de radio es más intensa.

En un artículo publicado hace unos meses en Nature Physics, Ashley King, de Stanford, y otros investigadores han referido la primera detección de uno de esos nudos en M81, uno de los núcleos galácticos activos de baja luminosidad más cercanos a nuestra galaxia. M81 alberga un agujero negro supermasivo con una masa relativamente pequeña (70 millones de masas solares) y una tasa de acreción muy baja. Las observaciones de King y sus colaboradores implican que todos los chorros relativistas presentan la misma estructura anudada, con independencia de la masa o la tasa de acreción del agujero negro.

Estallido sin precedentes
Existe una clara conexión entre la luminosidad en rayos X de un agujero negro (relacionada con su tasa de acreción), la luminosidad en ondas de radio (asociada a la energía del chorro relativista) y la masa del objeto, desde aquellos con masas estelares hasta los supermasivos. La tasa de acreción parece ser el factor dominante que determina la energía total emitida por el sistema. En lo que se refiere al proceso de emisión de chorros, los agujeros negros de masa estelar presentes en binarias de rayos X (sistemas estelares dobles que radian en dichas frecuencias) muestran grandes diferencias dependiendo de si la tasa de acreción es alta o baja. Una tasa moderada se traduce en chorros uniformes. Para tasas elevadas, el espectro de rayos X se hace más «suave» (hay una mayor emisión relativa a energías menores), se observan estallidos en la banda de radio y, en los chorros, aparecen nudos brillantes que avanzan a velocidades relativistas.

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