Científicos españoles proponen una novedosa técnica de detectar agujeros negros en sistemas binarios

Gabriel Pérez Díaz / IAC 

Detectar la presencia de agujeros negros es un trabajo bastante complejo, especialmente si están dentro de un sistema binario (un agujero y una estrella). Por eso un grupo de investigadores del Instituto Astrofísico de Canarias, ha desarrollado una nueva técnica que permite detectar estos misteriosos objetos espaciales. Los resultados han sido publicados en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Un agujero negro es un objeto que compacta mucha masa en un espacio pequeño. Es tan denso y tiene una fuerza de atracción tan intensa que ni siquiera la luz puede escapar de él. Por eso no pueden “verse” si no es a través de los efectos que producen a su alrededor.

Usualmente, la caída de materia sobre el agujero negro se produce de forma ordenada y “silenciosa” a través de un disco de acreción. Sin embargo, en ocasiones, esta tiene lugar de forma violenta y compulsiva, generando una fuerte erupción de brillo en rayos X.

Sistemas binarios

Por otro lado, los sistemas binarios compuestos de una estrella que dona masa a un agujero negro son laboratorios en la vida real que nos ayudan a comprender los fenómenos físicos detrás de la formación de estos violentos fenómenos.

Hasta la fecha, se han descubierto alrededor de 60 candidatos a agujero negro de este tipo en nuestra galaxia, gracias a la detección de erupciones de rayos X transitorias, pero solo se han podido confirmar 17. Esto se debe a las dificultades que presenta estudiar el movimiento de la estrella compañera alrededor del agujero negro.

El conocimiento que los investigadores tienen sobre la formación y evolución de este tipo de objetos está limitado por el escaso número de sistemas binarios con agujero negro confirmados hasta la fecha. Por ese motivo se ha estado buscando nuevas estrategias para descubrir los agujeros negros que “hibernando” en fase inactiva, es decir, que no emiten rayos X.

Para solucionar ese problema Los investigadores del IAC Jorge Casares y Manuel A. Pérez Torres han probado una novedosa técnica midiendo el brillo de estos sistemas con una combinación de filtros centrados en la línea del hidrógeno H-alfa. Las medidas proporcionan información sobre la intensidad y anchura de esta línea, que se forma en el disco de acreción alrededor del agujero negro.

En particular, la anchura de la línea H-alfa puede utilizarse como indicador del campo gravitatorio y, por tanto, como diagnóstico de la presencia de un agujero negro. Esta técnica podría revelar de forma muy eficiente nuevos sistemas binarios con agujero negro en fase inactiva.

Puesta en práctica

Para demostrarlo, los investigadores observaron 4 sistemas que se sabía tenían un agujero negro con la ayuda de una serie de filtros especiales con el instrumento ACAM, instalado en el Telescopio William Herschel (WHT) en el Observatorio del Roque de los Muchachos (Garafía, La Palma). Los resultados de estas observaciones fueron comparados con medidas directas de la anchura de la línea Halfa, obtenidas con el instrumento OSIRIS, en el Gran Telescopio Canarias (GTC).

El resultado final demostró que, efectivamente, puede recuperarse la anchura de la línea H-alfa mediante técnicas fotométricas, lo cual abre la puerta a una selección más eficiente de agujeros negros inactivos en sistemas binarios.

Se estima que un análisis de alrededor de 1000 grados cuadrados (un 10%) del plano galáctico con esta estrategia podría revelar al menos 50 nuevos objetos de este tipo. Es decir, tres veces más que la población actual conocida.

Así mismo, esta búsqueda también podría proporcionar un censo detallado de otras poblaciones galácticas como estrellas variables cataclísmicas de periodo corto, binarias de rayos X con estrellas de neutrones o binarias ultra compactas, con períodos orbitales inferiores a una hora.

 

Victor Román
Esta noticia ha sido publicada originalmente en N+1, ciencia que suma.

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