Los agujeros negros son regiones del espacio-tiempo cuya curvatura es tan grande que nada de lo que ingresa puede escapar, ni siquiera la luz que es lo que viaja a mayor velocidad en el universo.

Estos inquietantes objetos astronómicos pueden tener masas comparables a la de una estrella (varias veces la masa del Sol), en cuyo caso se trata de agujeros negros con masa estelar. También pueden ser supermasivos y tener una masa equivalente a millones, centenas de millones, o incluso, miles de millones de veces la masa del Sol.

Los agujeros negros con masa estelar pueden ser parte de un sistema binario con una estrella de compañera. En tales sistemas, ambos objetos orbitan en torno al centro de masa común.

Leandro Abaroa, Gustavo Esteban Romero y Pablo Sotomayor, astrofísicos del Instituto Argentino de Radioastronomía (IAR) y de la Facultad de Ciencias Astronómicas y Geofísicas de la Universidad Nacional de La Plata (UNLP) en Argentina, han mostrado que en algunos sistemas binarios compuestos por un agujero negro y una estrella puede darse la colisión entre los vientos impulsados por cada uno de los objetos, y que en este choque las partículas pueden ganar mucha energía.

En este estudio, los tres astrofísicos también han llegado a la conclusión de que la energía almacenada puede ser radiada posteriormente produciendo una distribución espectral que va desde las ondas de radio hasta los rayos gamma.

En las parejas integradas por un agujero negro y una estrella, esta puede donarle materia al agujero negro, la cual caerá de manera espiralada formando un disco de acreción (una especie de remolino similar al que se forma cuando el agua cae por un desagüe). Si se transfiere demasiada materia en muy poco tiempo, el disco puede alcanzar temperaturas muy altas, del orden de decenas de millones de grados en su parte más cercana al agujero negro. La enorme presión que se genera en el interior del disco debido a las temperaturas hace que las capas superficiales sean expulsadas a velocidades de miles de kilómetros por segundo, formándose un viento extremo, compuesto esencialmente por protones y electrones.

Leandro Abaroa explicó a Argentina Investiga que “si la estrella es muy masiva tendrá sus propios vientos, también poderosos, aunque no tanto como los del viento del disco de acreción. Estos podrán colisionar en su encuentro, formándose shocks u ondas de choque, en los que las partículas pueden acelerarse alcanzando energías extremadamente altas”.

Así como los protones y los electrones ganan esa energía, pueden perderla mediante distintos mecanismos que son de carácter no térmico. Esto significa que su “enfriamiento” se deberá a sus interacciones con los campos ambientales, sean estos de materia, radiación o magnéticos. Debido a este enfriamiento se producirá radiación en distintos rangos del espectro electromagnético, desde ondas de radio hasta rayos gamma de muy alta energía.

Abaroa sostuvo que es la primera vez que se propone que este fenómeno puede tener lugar en estos sistemas en particular, a los que los autores del estudio han denominado “supercritical colliding wind binaries” (binarias supercríticas con colisión de vientos).

En el estudio, los investigadores exploraron distintos escenarios, incluyendo el de un objeto real en particular, la fuente ultraluminosa de rayos X NGC 4190 ULX1. Este es un sistema binario ubicado en una galaxia a unos diez millones de años-luz de la Tierra. Se cree que dicha fuente ultraluminosa de rayos X está compuesta por un agujero negro de masa estelar y una estrella joven.

En el estudio se ha llegado a la conclusión de que muy probablemente en este sistema binario tiene lugar una colisión de vientos y se ha calculado cuál debe ser la radiación emitida.

El equipo estima que podrían existir fuentes similares a la estudiada, pero más luminosas a bajas energías, cuya emisión podría ser finalmente detectada con conjuntos de radiotelescopios actuales como el ALMA, ubicado en Chile.

El estudio se titula “Supercritical colliding wind binaries”. Y se ha publicado en la revista académica Astronomy & Astrophysics.

Fuente: noticiasdelaciencia.com