Por primera vez en la historia, los
científicos han visto energía fluyendo de un
agujero negro. Como si fuese una dínamo eléctrica, este
agujero negro gira e impele la energía hacia afuera a través
de líneas de campo magnético, semejantes a cables. Esta energía es expelida
hacia el caótico gas que rota alrededor
del agujero, haciendo que este gas — que ya está
infernalmente caliente debido a la aplastante fuerza de la gravedad
— esté aún más caliente.
Derecha:
Haga clic
en la figura para ver una animación
de 700 kb en formato Quicktime de la concepción artística de un agujero
negro en rotación. La animación es cortesía del
Centro Goddard para Vuelos Espaciales (Goddard Space Flight Center) de la NASA.
Joern Wilms de la Universidad de Tuebingen (Tuebingen University) de
Alemania, junto con un equipo internacional de astrónomos observaron esta nueva
forma de «extracción de energía» cuando apuntaron el satélite
X-ray Multi-Mirror
Mission (también conocido como XMM-Newton ó en español
como Misión de Rayos X Multiespejo) de la Agencia Espacial Europea
(European Space Agency) hacia un agujero negro supermasivo localizado en el
núcleo de la galaxia MCG-6-30-15. Estas observaciones podrían también
ayudar a explicar el origen de los chorros de partículas que se observan en los cuasares.
«Nunca antes habíamos visto energía extraída de
un agujero negro», dice Christopher Reynolds de la Universidad de
Maryland (University of Maryland) en College Park, quien es co-autor del estudio.
«Siempre vemos energía moviéndose hacia adentro pero no hacia afuera».
«La gravedad en esta región parece ser tan intensa que el propio tejido del espacio-tiempo
se retuerce alrededor del agujero negro, arrastrándo a
las líneas de campo magnético junto con él», dice Wilms. «Las líneas de
campo magnético se concentran cerca del agujero negro, haciendo que éste gire más
lentamente. Esta fricción calienta la región hasta temperaturas aún más altas».
Los científicos dicen que la mayoría de las galaxias,
incluyendo nuestra galaxia de la Vía Láctea , contienen un
agujero negro supermasivo en su núcleo. Un agujero negro supermasivo
tiene una masa equivalente a varios millones y hasta varios miles de millones
de estrellas como el Sol, comprimida dentro de una región más pequeña que
nuestro sistema solar. El agujero negro en MCG-6-30-15, que se encuentra situado a más de
100 millones de años luz de la Tierra, tiene una masa equivalente a unos 100 millones
de soles.
El equipo que observó el brillo de rayos X del gas de hierro
viajando a la mitad de la velocidad de la luz, muy cerca del horizonte
de los eventos (event horizon, en inglés) en MCG-6-30-15 (un «horizonte de los eventos»
es la límite o borde teórico de un agujero negro). El satélite XMM-Newton capturó
el espectro, ó huella digital química de este gas. El espectro, al
graficarse sobre un papel, se asemeja a un electrocardiograma con sus
picos y valles.
Izquierda:
A un nivel de energía de 6.4 keV, pueden distinguirse claramente dos líneas espectrales:
la línea azul delgada corresponde a rayos-X emitidos por el gas de hierro
que se encuentra lejos del agujero negro y hacia afuera del disco
de acreción. La línea ancha y amarilla, en cambio, es la nueva
y misteriosa característica espectral revelada por el XMM-Newton. Haga
clic en la imagen para ver una versión
ampliada con los ejes rotulados. Imagen cortesía de la
Misión XMM-Newton.
El espectro del hierro en MCG-6-30-15 tiene «picos» extremadamente anchos, lo cual
es una indicación de que la gravedad está atrayendo a las partículas de luz llamadas
fotones, y de este modo está literalmente estirando la luz. La línea de hierro en MCG-6-30-15
era tan ancha, de hecho, que la mayoría de la luz tenía que haber surgido de una región muy cercana
al agujero negro, donde la fuerza de gravedad alcanza su mayor intensidad, dice Reynolds.
La cantidad total de energía emitida, ó luminosidad indicada por el espectro, sin embargo, era
demasiado radiante para solamente haber obtenido su energía de la gravedad y de la caída libre de la materia.
Tenía que existir alguna fuente adicional de energía que amplificara la luminosidad hasta los niveles de
intensidad que se observaban.
Mitchell Begelman, de la Universidad de Colorado, quien también es
co-autor del estudio, dice que este descubrimiento puede ser la evidencia, por observación directa, de una teoría
formulada por el profesor Roger Blandford, quien actualmente trabaja en el Instituto Tecnológico de
California (California Institute of Technology), y por el Dr. Roman Znajek, con quien trabajó hace 25 años
cuando se encontraba en la Universidad de Cambridge, en Inglaterra.
De acuerdo a esta teoría, la energía de rotación puede ser extraída de un agujero negro conforme este
es frenado (en su rotación) por los campos magnéticos.
Begelman dice que la energía que se pierde en MCG-6-30-15 es transferida a la orilla interior
del disco de acreción, un flujo de gas que se arremolina alrededor del agujero negro y que eventualmente
cae en él. La teoría Blandford-Znajek implica que la energía fluye hacia chorros de partículas que surgen
en dirección perpendicular al disco de acreción en ciertos sistemas que también contienen un
agujero negro supermasivo, llamados cuasares. MCG-6-30-15 no es un cuasar, pero Begelman dice que la teoría
también puede aplicarse en este caso, porque predice que el campo magnético podría de igual manera,
enlazarse al disco.
ASCA, un satélite japonés de rayos X, encontró una
posible evidencia de un agujero negro en rotación en 1994, pero la señal era demasiado débil
para concluir con certeza que la energía estuviese siendo extraída del agujero negro.
Izquierda: El perfil de la línea espectral K-alfa del
hierro en MCG-6-30-15 observada por el satélite ASCA. La línea de emisión es extremadamente
ancha, con una amplitud que indica velocidades del orden de una tercera parte de la velocidad de la luz.
Haga clic en la imagen para ver una versión ampliada
con los ejes rotulados. Imagen cortesía del
Centro Goddard para Vuelos Espaciales de la NASA.
El satélite XMM-Newton, lanzado desde la Guayana Francesa por la Agencia Espacial Europea en
diciembre de 1999, incluye tres telescopios avanzados de rayos X, con una capacidad de recolección de
luz suficiente como para detectar millones de fuentes, mucho más que cualquier otra misión anterior
de rayos X.
La avanzada tecnología del satélite hizo posible este importante descubrimiento
sobre la dinámica de la energía de los agujeros negros, y podría llevarnos en el futuro,
a otros aún más sensacionales descubrimientos sobre nuestro cosmos.
tiempo de observación para invitados. El Centro Goddard para Vuelos Espaciales
(Goddard Space Flight Center ó GSFC) de la NASA, en Greenbelt, Md., sirve como anfitrión del centro
de apoyo para observadores invitados de los Estados Unidos.
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