Descubren un intenso viento en las inmediaciones de un agujero negro

Científicos del Instituto de Astrofísica de Canarias han contemplado, por primera vez, viento alrededor del disco de acreción de un agujero negro, el V404 Cygni. El hallazgo ha sido conseguido gracias a las observaciones realizadas con el instrumento OSIRIS del Gran Telescopio CANARIAS.

Impresión artística del disco de acreción en torno al agujero negro V404 Cyg. En la imagen se aprecia el intenso viento detectado por el GTC. / Gabriel Pérez, SMM (IAC).

Un equipo de investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) ha observado por primera vez, mediante el Gran Telescopio CANARIAS (GTC), un viento de material neutro alrededor de un agujero negro, el V404 Cygni, según un estudio publicado en Nature http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature17446.html

Este agujero negro forma parte de un sistema binario situado en la constelación del Cisne. A unos 8.000 años luz de distancia, es uno de los más cercanos a la Tierra y posee un gran disco de acreción –de unos 10 millones de kilómetros de radio–, lo que hace que sus erupciones sean extremadamente luminosas en todos los rangos espectrales: rayos X, emisión visible, infrarroja y ondas radio.

El 15 de junio de 2015, el agujero negro V404 Cygni entró en erupción después de más de 25 años de inactividad. Durante este periodo su brillo aumentó un millón de veces en unos pocos días, convirtiéndose en la fuente más brillante del cielo en rayos X.

Durante las dos semanas que duró la erupción, el GTC de 10,4 metros, realizó observaciones espectroscópicas mediante un programa específicamente diseñado para este tipo de eventos.

Casi un año después, las indagaciones han revelado la presencia de un viento de material neutro –hidrógeno y helio no ionizado– que se forma en las capas externas del disco de acreción. Un fenómeno que regula el proceso de ‘tragado’ de material por el agujero negro y que permite estimar la cantidad de masa expulsada al medio interestelar.

“Creemos que lo que hemos observado en V404 Cygni sucede, al menos, en otros agujeros negros con discos de acreción de gran tamaño”, concluye Jorge Casares, uno de los descubridores de este agujero negro en 1992.

Este viento se mueve a gran velocidad –3.000 kilómetros por segundo– para poder escapar del campo gravitatorio del agujero negro. Su presencia permite explicar por qué la erupción a pesar de ser luminosa y muy violenta –con continuos cambios de brillo y eyecciones de masa en forma de chorros– fue, además, además muy breve-.

Viento para alimentar al agujero

“La erupción de V404 Cygni, por su complejidad y por la gran cantidad y calidad de las observaciones obtenidas, nos va ayudar a entender cómo los agujeros negros ‘tragan’ materia a través de sus discos de acreción”, explica Teo Muñoz Darias, investigador del IAC y uno de los autores del estudio.

El V404 Cygni pertenece a un tipo de sistema, de los que se conocen menos de 50, en el que un agujero negro –de unas diez veces la masa del Sol– devora material procedente de una estrella muy cercana, la estrella compañera.

Durante este proceso, el material cae al agujero negro formando un disco de acreción, que emite en rayos X en sus zonas más internas y calientes. En zonas más externas, por el contrario, se puede estudiar este disco con luz visible. Esta parte del espectro es en la que trabaja el GTC.

El equipo de investigadores está formado por astrofísicos del IAC, de las Universidades de Oxford y Southampton en Reino Unido, y de institutos de investigación en Alemania, Francia y Japón.

Además de los datos obtenidos por el GTC, el trabajo ha incluido tanto observaciones en rayos X por los satélites INTEGRAL y Swift, como del radio interferómetro AMI, en Reino Unido.

Referencia Bibliográfica: Nature (2016) / doi:10.1038/nature17446