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| Impresión artística del sistema binario de rayos X MAXI J1820+070 que contiene un agujero negro (pequeño punto negro en el centro del disco gaseoso) y una estrella compañera. Un estrecho chorro se dirige a lo largo del eje de giro del agujero negro, que está fuertemente desalineado del eje de rotación de la órbita. Imagen producida con Binsim (crédito: R. Hynes). |
Los agujeros negros son objetos masivos del Universo. Como todos los demás objetos del Universo, los agujeros negros también giran, lo que se describe mediante una cantidad conservada llamada momento angular, que da cuenta tanto de la velocidad de la masa en rotación como de su distancia al eje de giro.
Las señales observacionales de los agujeros negros en sistemas binarios de rayos X dependen de sus masas, espines, tasa de acreción y del ángulo de desalineación entre el espín del agujero negro y el momento angular orbital.
Científicos de la Universidad de Turku han determinado recientemente el eje orbital de un agujero negro binario de rayos X. Encontraron una diferencia significativa entre el eje de rotación de un agujero negro y la órbita de un sistema binario.
Mediante observaciones polarimétricas ópticas de la binaria de rayos X MAXI J1820+070, los científicos ofrecieron la primera medición fiable del eje de rotación de un agujero negro en un sistema binario. Su medición sugiere que el eje de rotación de un agujero negro en un sistema binario está inclinado más de 40 grados con respecto al eje de la órbita estelar.
Esto muestra una enorme diferencia entre el eje de rotación de un agujero negro y la órbita de un sistema binario. La diferencia entre los ejes es de más de 40 grados.
Juri Poutanen, catedrático de Astronomía de la Universidad de Turku, dijo: "La expectativa de alineación, en gran medida, no se mantiene para los objetos extraños como los agujeros negros binarios de rayos X. Los agujeros negros de estos sistemas se formaron debido a un cataclismo cósmico: el colapso de una estrella masiva".
"Ahora vemos que el agujero negro arrastra materia de la estrella compañera cercana y más ligera que orbita a su alrededor. Vemos una brillante radiación óptica y de rayos X como el último suspiro del material infalible, y también la emisión de radio de los chorros relativistas expulsados del sistema."
En 2018, los científicos detectaron eyecciones relativistas del agujero negro binario de rayos X. Luego identificaron la dirección determinando el eje de rotación del propio agujero negro. Una vez que la fuente se atenuó, los científicos midieron la inclinación de la órbita. Para ello, utilizaron técnicas espectroscópicas.
Juri Poutanen dijo: "Para determinar la orientación tridimensional de la órbita, se necesita además conocer el ángulo de posición del sistema en el cielo, es decir, cómo está girado el sistema con respecto a la dirección del Norte en el cielo. Esto se midió mediante técnicas polarimétricas".
"Los resultados abren interesantes perspectivas hacia los estudios de la formación de agujeros negros y la evolución de tales sistemas, ya que una desalineación tan extrema es difícil de conseguir en muchos escenarios de formación de agujeros negros y evolución binaria."
"La diferencia de más de 40 grados entre el eje orbital y el giro del agujero negro fue completamente inesperada. Los científicos han asumido a menudo que esta diferencia es muy pequeña cuando han modelado el comportamiento de la materia en un espacio-tiempo curvo alrededor de un agujero negro. Los modelos actuales ya son realmente complejos, y ahora los nuevos hallazgos nos obligan a añadirles una nueva dimensión".
Alexandra Veledina, catedrática adjunta de Nordita, Instituto Nórdico de Física Teórica, dijo: "La polarización es una propiedad de la luz, que está relacionada con la dirección predominante de las oscilaciones del campo eléctrico. Esta dirección, definida como el ángulo de polarización, está relacionada con el eje de simetría del sistema, en nuestro caso, el eje orbital. Nos sorprendió encontrar que la polarización en MAXI J1820+070 está ampliamente desplazada de la dirección de las eyecciones relativistas".
Fuentes, créditos y referencias:
A crooked spinning black hole, Science, 375, 6583, (821-822), (2022). doi/10.1126/science.abn5290
Fuente: Universidad de Turki