Destellos inusuales que podrían aclarar un misterio sobre agujeros negros

El telescopio espacial de rayos X XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea (ESA) ha detectado una serie de fulguraciones periódicas de rayos X nunca antes vistas, procedentes de una galaxia lejana. Estas fulguraciones podrían explicar algunos comportamientos insólitos de los agujeros negros activos.

XMM-Newton, el observatorio de rayos X más potente hasta la fecha, descubrió unos misteriosos destellos procedentes del agujero negro activo en el núcleo de la galaxia GSN 069, a unos 250 millones de años-luz. El 24 de diciembre de 2018, se vio que de repente aumentaba el brillo de la fuente hasta un factor de 100, para regresar a sus niveles habituales al cabo de una hora y volver a iluminarse nueve horas después.

“Fue algo totalmente inesperado”, reconoce Giovanni Miniutti, del Centro de Astrobiología de Madrid (España), y autor principal de un nuevo estudio, publicado recientemente en Nature.

“Los agujeros negros gigantes suelen fluctuar como una vela, pero los cambios rápidos y repetitivos observados desde diciembre en GSN 069 son algo completamente novedoso”.

Nuevas observaciones efectuadas con XMM-Newton y con el observatorio de rayos X Chandra de la NASA durante el par de meses siguientes confirmaron que el agujero negro seguía manteniendo el ritmo, con nuevas emisiones casi periódicas de rayos X cada nueve horas. Los investigadores han dado a este nuevo fenómeno el nombre de “erupciones cuasi periódicas”, o QPE (quasi-periodic eruptions).

“La emisión de rayos X se debe al material que absorbe el agujero negro y se calienta durante el proceso”, explica Giovanni. “Existen distintos mecanismos en el disco de acreción que podrían dar lugar a este tipo de señal cuasi periódica y que podrían estar asociados a inestabilidades en el flujo de acreción cerca del agujero negro central. De forma alternativa, las erupciones podrían deberse a la interacción del material del disco con un segundo cuerpo: otro agujero negro o quizá el remanente de una estrella previamente perturbada por el agujero negro”.

Aunque hasta ahora no se habían observado, estas fulguraciones periódicas podrían ser bastante comunes en el universo, de acuerdo con Giovanni y sus colaboradores. Es posible que el fenómeno no se hubiera identificado hasta ahora debido a que la mayoría de los agujeros negros en el núcleo de galaxias lejanas, con masas de millones a miles de millones de veces mayores que la de nuestro Sol, son mucho más grandes que el que se halla en GSN 069, que es tan solo unas 400.000 veces más masivo que el Sol.

La foto principal está tomada en luz visible por el Digitized Sky Survey y muestra la galaxia conocida como GSN 069 y su entorno. La foto en el recuadro muestra uno de los momentos del ciclo de variación de brillo en rayos X captado por el observatorio de rayos X Chandra de la NASA durante un período de aproximadamente 20 horas en 14 y 15 de febrero de 2019. (Imágenes: NASA / CXO / CSIC-INTA / G.Miniutti et al. (rayos X), DSS (luz visible)

Cuanto más grande y masivo es el agujero negro, más lentas son las fluctuaciones que muestra en su brillo, por lo que un agujero negro supermasivo típico erupcionaría no cada nueve horas, sino cada varios meses o años. Esto dificultaría enormemente su detección, ya que las observaciones rara vez se prolongan durante periodos de tiempo tan largos.

Pero aún hay más. Las erupciones cuasi periódicas como las detectadas en GSN 069 podrían constituir un marco natural para interpretar algunos enigmáticos patrones observados en una fracción significativa de agujeros negros activos, cuyo brillo parece variar demasiado rápido como para que se explique fácilmente a partir de los modelos teóricos actuales.

“Conocemos numerosos agujeros negros masivos cuyo brillo aumenta o disminuye en factores importantes en cuestión de días o meses, aunque sería de esperar que variasen a un ritmo mucho menor”, apunta Giovanni.

“Pero si parte de esta variabilidad corresponde a las fases de aumento o disminución similares a las descubiertas en GSN 069, la rápida variabilidad de estos sistemas, que ahora mismo no parece plausible, podría darse de forma natural. A medida que avancen los estudios y obtengamos nuevos datos veremos si esta analogía realmente es válida”. (Fuente: ESA)