Espiral de la muerte: un agujero negro gira hacia los lados

Investigadores de la Universidad de Turku, Finlandia, descubrieron 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. El descubrimiento desafía los modelos teóricos actuales de formación de agujeros negros.

La observación realizada por investigadores del Observatorio Tuorla en Finlandia es la primera medición confiable que muestra una gran diferencia entre el eje de rotación de un agujero negro y el eje de la órbita de un sistema binario. La diferencia entre los ejes medidos por los investigadores en un sistema estelar binario llamado MAXI J1820+070 fue de más de 40 grados.

A menudo, para los sistemas espaciales con objetos más pequeños que orbitan alrededor del cuerpo masivo central, el propio eje de rotación de ese cuerpo está alineado en gran medida con el eje de rotación de sus satélites. Esto también es cierto para nuestro sistema solar: los planetas orbitan alrededor del Sol en un plano que coincide aproximadamente con el plano ecuatorial del Sol. La inclinación del eje de rotación del Sol en relación con el eje orbital de la Tierra es de solo siete grados.

«La expectativa de alineación, en gran medida, no es válida para objetos extraños como los binarios de rayos X de agujeros negros. Los agujeros negros en estos sistemas se formaron como resultado de un cataclismo cósmico: el colapso de una estrella masiva. Ahora vemos el agujero negro arrastrando material de la estrella compañera cercana y más liviana en órbita alrededor de él Vemos radiación óptica y rayos X brillando como el último suspiro del material entrante, así como la emisión de radio de los chorros relativistas expulsados ​​​​del sistema ,» dice Juri Poutanenprofesor de astronomía en la Universidad de Turku y autor principal de la publicación.

Al seguir estos chorros, los investigadores pudieron determinar con mucha precisión la dirección del eje de rotación del agujero negro. A medida que la cantidad de gas que caía de la estrella compañera al agujero negro comenzó a disminuir, el sistema se desvaneció y gran parte de la luz del sistema provenía de la estrella compañera. De esta forma, los investigadores pudieron medir la inclinación de la órbita mediante técnicas espectroscópicas, y casi coincidió con la inclinación de las eyecciones.

«Para determinar la orientación 3D de la órbita, también se debe conocer el ángulo de posición del sistema en el cielo, es decir, cómo gira el sistema con respecto a la dirección norte en el cielo. Esto se midió utilizando técnicas polarimétricas», explica Juri Poutanen.

Los resultados publicados en el La ciencia revista abre vías interesantes hacia los estudios de formación de agujeros negros y la evolución de tales sistemas, ya que una desalineación tan extrema es difícil de lograr en muchos escenarios de formación de agujeros negros y evolución binaria.

“La diferencia de más de 40 grados entre el eje orbital y la rotación del agujero negro fue completamente inesperada. Los científicos a menudo han asumido que esta diferencia es muy pequeña al modelar el comportamiento de la materia en el espacio-tiempo curvo alrededor de un agujero negro. Los modelos actuales ya son muy complejos, y ahora los nuevos hallazgos nos obligan a agregarles una nueva dimensión”, dice Poutanen.

El descubrimiento principal se realizó utilizando el instrumento polarimétrico construido internamente. DIPOL-UF montado en Telescopio óptico nórdicoque pertenece a la Universidad de Turku conjuntamente con la Universidad de Aarhus en Dinamarca.