Los astrónomos que estaban atentos a una explosión de supernova en la galaxia M83 cercana presenciaron una prodigiosa explosión de otro tipo: una nueva fuente de rayos X ultraluminosos, o ULX. En lo que los científicos llaman un "estallido extraordinario", el ULX en M83 aumentó el brillo de los rayos X al menos 3,000 veces, uno de los mayores cambios en los rayos X jamás vistos para este tipo de objeto.
"La explosión de este ULX nos tomó por sorpresa y fue una señal segura de que habíamos descubierto algo nuevo sobre la forma en que crecen los agujeros negros", dijo Roberto Soria, de la Universidad de Curtin en Australia, quien dirigió el nuevo estudio.
Los investigadores dicen que esta explosión proporciona evidencia directa de una población de agujeros negros estelares viejos y volátiles y ofrece una nueva visión de la naturaleza de una clase misteriosa de agujeros negros que pueden producir tanta energía en los rayos X como un millón de soles irradian en todas las longitudes de onda. .
El astrofísico Bill Blair de la Universidad Johns Hopkins, escribiendo en el blog de Chandra, "Una cosa divertida sucedió mientras esperaba la próxima supernova en M83", dijo que esta galaxia, también conocida como la galaxia del molinete del sur, "es un regalo increíble de la naturaleza. A 15 millones de años luz de distancia, en realidad es una de las galaxias más cercanas (solo 7-8 veces más distantes que la galaxia de Andrómeda), pero parece casi exactamente de frente, lo que le da a los terrícolas una vista fantástica de sus hermosos brazos espirales y núcleo activo formador de estrellas ".
M83 ha generado seis supernovas observadas desde 1923, pero la última vista fue en 1983. "¡Estamos atrasados para una nueva supernova!" Blair escribió.
Entonces, muchos astrónomos han estado observando M83, con la esperanza de detectar una nueva supernova, pero en cambio vieron un salto dramático en el brillo de los rayos X, que según los investigadores, probablemente ocurrió debido a un aumento repentino en la cantidad de material que cae en el negro agujero.
Un ULX puede emitir más rayos X que la mayoría de los sistemas binarios "normales" en los que una estrella compañera está en órbita alrededor de una estrella de neutrones o un agujero negro. La emisión de rayos X de gran tamaño sugiere que los ULX contienen agujeros negros que podrían ser mucho más masivos que los que se encuentran en otras partes de nuestra galaxia.
Las estrellas compañeras de los ULX, cuando se identifican, generalmente son estrellas jóvenes y masivas, lo que implica que sus agujeros negros también son jóvenes. La última investigación, sin embargo, proporciona evidencia directa de que los ULX pueden contener agujeros negros mucho más antiguos y algunas fuentes pueden haber sido identificadas erróneamente como jóvenes.
Las observaciones de M83 se realizaron durante varios años con Chandra. No se encontró ninguna señal del ULX en imágenes históricas de rayos X realizadas con el Observatorio Einstein en 1980, ROSAT en 1994, el XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea en 2003 y 2008, el observatorio Swift de la NASA en 2005, las observaciones del telescopio Magellan en abril de 2009 o en una imagen del Hubble obtenida en agosto de 2009.
Pero en 2011, Soria y sus colegas utilizaron imágenes ópticas del Observatorio Gemini y el Telescopio Espacial Hubble de la NASA y vieron una fuente azul brillante en la posición de la fuente de rayos X.
La falta de una fuente azul en las imágenes anteriores indica que la estrella compañera del agujero negro es más débil, más roja y tiene una masa mucho más baja que la mayoría de los compañeros que anteriormente se habían vinculado directamente a ULX. La brillante emisión óptica azul vista en 2011 debe haber sido causada por una acumulación dramática de más material de la estrella compañera.
"Si el ULX solo se hubiera observado durante su pico de emisión de rayos X en 2010, el sistema fácilmente podría haberse confundido con un agujero negro con un compañero estelar masivo y mucho más joven, de unos 10 a 20 millones de años", dijo el co -autor Blair.
El compañero del agujero negro en M83 es probablemente una estrella gigante roja de al menos 500 millones de años, con una masa inferior a cuatro veces la del sol. Los modelos teóricos para la evolución de las estrellas sugieren que el agujero negro debería ser casi tan viejo como su compañero.
Otro ULX que contiene un viejo agujero negro volátil fue descubierto recientemente en la galaxia de Andrómeda por un equipo dirigido por Amanpreet Kaur de la Universidad de Clemson, publicado en la edición de febrero de 2012 de Astronomy and Astrophysics. Matthew Middleton y sus colegas de la Universidad de Durham informaron más información en la edición de marzo de 2012 de los Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society. Utilizaron datos de Chandra, XMM-Newton y HST para mostrar que el ULX es muy variable y su compañero es una vieja estrella roja.
"Con estos dos objetos, queda claro que hay dos clases de ULX, una que contiene agujeros negros jóvenes y de crecimiento persistente y la otra que contiene agujeros negros viejos que crecen de manera irregular", dijo Kip Kuntz, coautor del nuevo artículo M83, también de la Universidad Johns Hopkins. "Fuimos muy afortunados de observar el objeto M83 en el momento justo para hacer la comparación antes y después".
Un artículo que describe estos resultados aparecerá en la edición del 10 de mayo de The Astrophysical Journal.
Fuentes: NASA, Blog Chandra
