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La Provincia - Diario de Las Palmas

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Un fuerte viento infrarrojo hurta el 'alimento' a los agujeros negros

Un grupo de investigadores del IAC descubre una fuerza que eyecta materia y actúa como contraparte a la gravedad del objeto

Un fuerte viento infrarrojo hurta el 'alimento' a los agujeros negros

Un fuerte viento infrarrojo está presente durante todo el proceso de formación de los agujeros negros y les hurta el material que podría alimentarlos para que cada vez sean más masivos. Este viento en el espectro infrarrojo ha sido observado por primera vez por un equipo de investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), que podría tener incluso más fuerza que el propio campo gravitacional del agujero negro. De ahí que este grupo de investigación insista en que el descubrimiento es un paso más para comprender el proceso de acreción -de aumento de masa- de los agujero negro.

Esta nueva investigación, realizada en Canarias, ha estudiado concretamente un sistema binario, que se denomina binaria de rayos X, formados por un objeto compacto, habitualmente un agujero negro, y por una estrella compañera. En el caso estudiado, se trataba de una binaria de rayos X poco masivas (LMXB, por sus siglas en inglés) en la que la estrella acompañante es un agujero negro que cuenta con una masa igual o menor a la masa de nuestro Sol. Los agujeros negros debido a la elevada cantidad de masa concentrada en su interior, son capaces de crear un campo gravitatorio extremo del que ninguna partícula material puede escapar, ni siquiera la luz.

En estos sistemas ambas componentes orbitan tan cerca una de otra que parte de la masa de la estrella cae en el pozo gravitatorio del agujero negro, formando un disco plano de materia a su alrededor. A este proceso se le denomina acreción y al disco resultante, disco de acreción, formado por polvo y gas. En algunas ocasiones el sistema está en un estado de quietud y la cantidad de masa que se trasmite desde la estrella al agujero negro es ínfima.

Sin embargo, existen otras ocasiones en el que la actividad entre ambas estructuras estelares es tan intensa que llegan a producir erupciones muy violentas, que permiten que el agujero negro capte mucha más masa y que el disco de luz que lo rodea incremente su brillo varias magnitudes debido al calor que emana. En ese violento contexto, aparecen distintos vientos -que se han percibido en distintos rangos espectrales- son los que ponen piedras en el camino al agujero negro, impidiéndole absorber toda la masa que le gustaría e, incluso, llegando a reducir la velocidad con la que rota sobre sí mismo.

Laboratorios de física

"Las binarias de rayos X son laboratorios de física únicos que nos ofrece la naturaleza para el estudio de objetos compactos y el comportamiento de la materia a su alrededor", explica Javier Sánchez Sierras, investigador predoctoral del IAC y primer autor del artículo publicado en la revista científica Astronomy and Astrophysics Letters. Lo son porque, señala Sánchez, se trata de "lugares donde la materia está sometida a uno de los campos gravitatorios más extremos del universo".

De hecho, y como destaca por su parte Teo Muñoz Darias, investigador del IAC y coautor del trabajo, "el estudio de los vientos en estos sistemas resulta clave para poder entender el funcionamiento de los procesos de acreción, ya que dichos vientos pueden llegar a eyectar incluso más cantidad de material que el que es acretado por el agujero negro".

Hasta la fecha, tan solo se habían detectado estos flujos de materia en otros rangos espectrales, como los rayos X y el visible, dependiendo del momento en el que el agujero negro consumía la masa que le rodea. El estudio, que ha sido seleccionado como "artículo destacado" por la propia revista científica, muestra la primera evidencia de que los vientos están presentes a lo largo de toda la evolución de la erupción, independientemente de la fase en la que se encuentra, lo que representa un paso más para comprender el funcionamiento de estos enigmáticos procesos de acreción en agujeros negros de masa estelar.

Dos periodos

El artículo científico presenta el descubrimiento de vientos del agujero negro MAXI J1820+070 en el rango infrarrojo, durante la erupción que tuvo lugar entre los años 2018 y 2019. En las dos últimas décadas se han descubierto y observado vientos en rayos X durante un estado de la erupción denominado soft, en el que domina la radiación emitida por el disco de acreción y presenta una alta luminosidad. Más recientemente, este mismo grupo de investigadores del IAC ha descubierto, en el rango visible, vientos en el estado de acreción hard, que se caracteriza por la aparición de un chorro de partículas que surge en direcciones aproximadamente perpendiculares al disco de acreción y que emite una fuerte componente en ondas de radio.

"En el actual trabajo -subraya Sánchez -, se ha presentado el descubrimiento de vientos infrarrojos que están presentes durante ambos estados de acreción, hard y soft". Es decir, los vientos infrarrojos que han hallado se encuentran a lo largo de toda la evolución de la erupción, por lo que su presencia es independiente de si el agujero negro está absorbiendo más o menos materia. "Es la primera vez que se observa un viento de tales características", insiste Sánchez.

Reduce la rotación

Las propiedades cinemáticas de este nuevo viento hallado por el grupo de investigadores del IAC son muy similares a las que observaron en 2019, cuando estudiaron un viento en el espectro del rango visible, es decir, el que se emitía durante el estado hard. Así, a tenor de que ambas han alcanzado velocidades de hasta 1.800 kilómetros por segundo, los investigadores consideran que se trata "del mismo viento en ambos casos". No obstante, como puntualiza Muñoz, entre ambos ha variado "su visibilidad a otro rango espectral a medida que evoluciona la erupción". Este cambio de rango espectral "indicaría que el sistema pierde tanto masa como momento angular debido a los vientos durante todo el proceso eruptivo". Es decir, el viento es tan fuerte que incluso reduce la velocidad a la que rota el agujero negro.

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