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| Impresión artística de CygnusX-1 por Mark Myers, OzGrav-Swinburne University |
El descubrimiento del primer agujero negro se produjo cuando los astrónomos detectaron intensos rayos X procedentes de un sistema llamado Cygnus X-1. La estrella masiva de este sistema sopla un viento tan poderoso que una parte del gas que contiene es atraído gravitatoriamente hacia el agujero negro. El resultado es la formación de un disco de acreción que emite los potentes rayos X que observamos.
Estos sistemas con un agujero negro y una estrella masiva se denominan "binarias de rayos X de gran masa". Estas binarias han demostrado ser muy útiles para comprender la naturaleza de los agujeros negros.
Desde el descubrimiento de este sistema, los astrónomos solo han detectado un puñado de binarias de rayos X de gran masa similares.
¿Dónde se esconden las propias binarias de rayos X de gran masa?
Una posible explicación es que un agujero negro -orbitado por una estrella masiva- no siempre emite rayos X. Para emitir rayos X, necesita crear un disco de acreción. Para la formación del disco de acreción, el gas que cae necesita un momento angular para que todas las partículas de gas puedan girar alrededor del agujero negro en la misma dirección.
Sin embargo, es bastante difícil que el gas tenga suficiente momento angular para caer sobre el agujero negro en las binarias de rayos X de gran masa. Esto se debe a que normalmente se considera que el viento sopla de forma simétrica. Por lo tanto, hay una distribución uniforme del gas que pasa por el agujero negro en el sentido de las agujas del reloj y en sentido contrario. Como resultado, el gas puede caer en el agujero negro directamente sin crear un disco de acreción, por lo que el agujero negro es casi invisible.
Pero si esto es cierto, ¿por qué vemos alguna binaria de rayos X?
En un nuevo estudio, los científicos de Ozgrav resolvieron las ecuaciones de movimiento de los vientos estelares. Descubrieron que el viento estelar no sopla simétricamente cuando el agujero negro está lo suficientemente cerca de la estrella.
En cambio, el viento sopla lentamente hacia el agujero negro y se aleja de él debido a las fuerzas de marea. Esta ruptura de la simetría en el viento hace que el gas tenga un gran momento angular. Este momento angular es lo suficientemente alto como para formar un disco de acreción alrededor del agujero negro y brillar en rayos X.
Los científicos señalaron que "las condiciones necesarias para esta asimetría son bastante estrictas, por lo que solo se podrá observar una pequeña fracción de binarias agujero negro + estrella masiva".
Ryosuke Hirai, postdoctorante de OzGrav en la Universidad de Monash, dijo: "El modelo de nuestro estudio explica por qué solo hay un pequeño número de binarias de alta masa detectadas en rayos X, pero este es solo el primer paso para entender los vientos estelares asimétricos. Si investigamos más este modelo, podríamos resolver muchos otros misterios de las binarias de rayos X de alta masa."
Fuentes, créditos y referencias:
Hirai, Ryosuke, Mandel, Ilya. Conditions for accretion disc formation and observability of wind-accreting X-ray binaries. DOI: 10.1017/pasa.2021.53