Repliegue del Disco de Acreción de un Agujero Negro

Los análisis de uno de los más activos agujeros negros de sistema binario galáctico han aportado datos reveladores que ayudarán a los científicos a comprender mejor cómo expelen estos sistemas los chorros de partículas de alta velocidad.
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Los sistemas binarios donde una estrella normal se empareja con un agujero negro suelen producir grandes oscilaciones en la emisión de rayos X, y chorros explosivos de gas a velocidades superiores a un tercio de la velocidad de la luz. Lo que alimenta esta actividad es el gas extraído de la estrella normal, que, cayendo en espiral hacia el agujero negro, se acumula en un denso disco de acreción.

Cuando fluye una gran cantidad de gas, el denso disco llega casi hasta el agujero negro. Sin embargo, cuando se reduce el flujo, la teoría predice que el gas próximo al agujero negro se calienta, dando lugar a la evaporación de la parte más interna del disco. Nunca hasta ahora los astrónomos habían demostrado una firma tan inequívoca de esta transformación.

Para buscar este efecto, John Tomsick en la Universidad de California, en Berkeley, y un grupo internacional de astrónomos, escogieron como objetivo a GX 339-4, un sistema binario de baja masa con emisiones notables de rayos X, situado a unos 26.000 años-luz. En ese sistema binario, cada 1,7 días, una estrella evolucionada no más masiva que nuestro Sol gira alrededor de un agujero negro el cual se calcula que tiene 10 masas solares. Con cuatro explosiones importantes en los últimos siete años, GX 339-4 es uno de los sistemas binarios más dinámicos del firmamento.

Para su estudio, los investigadores se valieron de observaciones realizadas mediante el observatorio orbital de rayos X Suzaku, que es operado conjuntamente por la JAXA (agencia espacial japonesa) y la NASA, y de observaciones hechas por el satélite RXTE de la NASA.

Los fotones de rayos X emitidos por las regiones del disco más cercanas al agujero negro experimentan efectos gravitacionales más fuertes. Los rayos X pierden energía y producen una señal característica. En su fase más brillante, los rayos X de GX 339-4 pueden ser rastreados hasta unos 32 kilómetros del agujero negro. Pero las observaciones del Suzaku indican que, cuando baja el brillo, el borde interior del disco de acreción se retira hasta unos 950 kilómetros.

El denso disco central tiene una temperatura de alrededor de 11 millones de grados centígrados, pero el delgado disco sometido a evaporación puede alcanzar una temperatura mil veces mayor.

El estudio confirma la presencia de un flujo de acreción de baja densidad. También muestra que GX 339-4 puede producir chorros incluso cuando la parte más densa del disco está lejos del agujero negro.