Los científicos han informado de un “gran salto adelante” en la comprensión de la luz y otras radiaciones electromagnéticas emitidas por los agujeros negros utilizando el telescopio espacial IXPE de $ 188 millones recientemente desplegado por la NASA.
Los haces de electrones chocan contra partículas que se mueven más lentamente y provocan una onda de choque que da como resultado una radiación electromagnética en bandas de frecuencia que van desde los rayos X hasta la luz visible, según un artículo de investigación publicado en Nature esta semana.
Los astrónomos observaron por primera vez fuentes de radio cuasi-estelares o cuásares a principios de la década de 1960. Esta nueva clase de objetos astronómicos era un rompecabezas. Parecían estrellas, pero también irradiaban mucho brillo en radiofrecuencias, y sus espectros ópticos contenían extrañas líneas de emisión no asociadas con estrellas “normales”. De hecho, estos extraños objetos son gigantescos agujeros negros en el centro de galaxias distantes.
Aceleración de partículas en el chorro emitido por un agujero negro supermasivo. Crédito de la ilustración: Liodakis et al/Nature
Los avances en la radioastronomía y los satélites de observación de rayos X han ayudado a los científicos a comprender que la radiación anómala es causada por una corriente de partículas cargadas aceleradas cerca de la velocidad de la luz. Si apunta a la Tierra, el quásar generador puede llamarse blazar. La radiación electromagnética de ellos se puede observar desde ondas de radio a través del espectro visible hasta rayos gamma de muy alta frecuencia.
Pero el misterio sigue siendo cómo las partículas muy rápidas terminan emitiendo la radiación.
Para arrojar luz sobre el fenómeno, Ioannis Liodakis, investigador postdoctoral en la Universidad de Turku, Finlandia, utilizó datos del telescopio espacial Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) de la NASA, diseñado para observar y medir rayos X.
Liodakis y sus colegas utilizaron la capacidad del nuevo kit para medir la polarización de los rayos X (polarimetría de rayos X) para tratar de obtener información vital.
Al comparar los datos de rayos X polarizados con los datos sobre la luz visible polarizada óptica, los científicos llegaron a la conclusión de que la radiación electromagnética era el resultado de una onda de choque en la corriente de partículas cargadas emitidas por el agujero negro (ver figura).
En un artículo adjunto, Lea Marcotulli, becaria postdoctoral Einstein de la NASA en la Universidad de Yale, dijo: “Estas ondas de choque ocurren naturalmente cuando las partículas que viajan a una velocidad cercana a la de la luz se encuentran con material de movimiento más lento a lo largo de su camino. Las partículas que viajan a través de esta onda de choque pierden radiación. rápida y eficientemente y, al hacerlo, producen rayos X polarizados. A medida que las partículas se alejan del impacto, la luz que emiten se irradia con frecuencias progresivamente más bajas y se vuelve menos polarizada”.
Marcotulli dijo que el trabajo de Liodakis fue el primer blazar jamás observado a través de la lente de un polarímetro de rayos X, y los resultados fueron “deslumbrantes”.
“Los chorros Blazar son algunos de los aceleradores de partículas más poderosos del Universo. Sus condiciones nunca podrían reproducirse en la Tierra, por lo que proporcionan excelentes ‘laboratorios’ para estudiar la física de partículas. Se han detectado miles de blazars y en todos los lugares accesibles. longitud de onda, pero los mecanismos por los cuales las partículas son emitidas y aceleradas siguen siendo esquivos.Los datos polarimétricos de múltiples longitudes de onda de Liodakis y sus colegas proporcionan evidencia clara del mecanismo de aceleración de partículas… haciendo que los resultados de los autores sean un punto de inflexión en nuestra comprensión de los blazares.
“Este gran avance nos acerca un paso más a la comprensión de estos aceleradores de partículas extremas, cuya naturaleza ha sido el foco de mucha investigación desde su descubrimiento”.
En diciembre del año pasado, un cohete SpaceX Falcon 9 puso en órbita la misión IXPE de la NASA desde el Centro Espacial Kennedy de Florida. Está diseñado para observar los restos de supernovas, agujeros negros supermasivos y otros objetos de alta energía.
El proyecto obtuvo el visto bueno por primera vez en 2017 y se esperaba que costara $ 188 millones, un precio modesto en comparación con las misiones más grandes de la NASA en el programa insignia, a menudo valorado en más de $ 1 mil millones. ®