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Firmas Espectrales de un Agujero Negro que Gira Casi a la Velocidad de la Luz

Crédito de la ilustración: CXC/M. Weiss y Figuras tomadas del artículo original de IOP. 

Por Inés Urdaneta / Física e investigadora de Resonance Science Foundation

Tras un análisis de dos años sobre los espectros de emisión de un estallido transitorio de rayos X en el sistema de agujeros negros U4 1630-47, de 2016,  obtenidos por tres misiones espaciales independientes diferentes; Chandra/HEG, AstroSat y MAXI, el líder del proyecto, el Dr. Mayukh Pahari, y sus colaboradores pudieron determinar la rotación y la masa del agujero negro. La velocidad de giro estimada es del 92-95% de la velocidad de la luz, con una masa de 5-10 M (millones de masas solares). 

La fig. 1 muestra las señales iniciales detectadas por las misiones MAXI. Estos espectros se analizan, descomponen y ajustanpara obtener los resultados finales publicados aquí.

Fig.1: Estallido de rayos X de 2016 de 4U 1630-47 observado por MAXI y Swift/BAT.

 

Con el modelado independiente de los espectros de datos de banda ancha obtenidos por las tres misiones, y utilizando las simulaciones de Monte Carlo con cadena de Markov sobre los parámetros espectrales ajustados, encuentran un rango del parámetro de espín del agujero negro representado en la Fig. 2, que asciende a 0,88-0,96 dentro de una desviación de 3σ, lo que indica la presencia de un agujero negro de giro rápido en 4U 1630-47.

 

Figura 2: parámetro de espín para tres ajustes espectrales diferentes.

 

Esta es la quinta ocasión en la que se caracteriza tan robustamente un agujero negro giratorio, y la razón de que haya tan pocos casos en comparación con el número de agujeros negros observados hasta ahora, se debe a que los agujeros negros giratorios son muy difíciles de detectar, como explica el Dr. Pahari a continuación.

 

"Detectar las firmas que nos permiten medir el espín es extremadamente difícil. La firma está incrustada en la información espectral, que es muy específica para la velocidad a la que la materia cae en el agujero negro. Los espectros, sin embargo, suelen ser muy complejos debido sobre todo a la radiación del entorno que rodea al agujero negro." 

-Dr. Pahari 

 

Entre las características interesantes que revelan los espectros de emisión, una de las más importantes es la de los elementos químicos que rodean al agujero negro. Por ejemplo, el espectro Chandra/HEG (High Energy Grating) muestra dos fuertes líneas de absorción a 6,705 keV y 6,974 keV (ver Fig. 3), que son producidas por el elemento hierro (Fe) en diferentes estados de oxidación (Fe XXV y Fe XXVI) en un viento de disco ionizado de baja velocidad. La velocidad de salida correspondiente se ha determinado en 366±56 km/s.

 

 

Fig. 3: Líneas de absorción de los espectros de las rejillas de Chandra, que muestran dos fuertes líneas de absorción visibles en ∼6,7 y ∼6,97 keV, que se deben a los rasgos de absorción del Fe XXV y Fe XXVI ionizados, ajustados con perfiles de absorción gaussianos.

 

RSF en perspectiva

A la vista del modelo propuesto por Haramein, el espín está en el origen de la energía y la masa, a través de la naturaleza vorticial o torsión inherente a la estructura del propio espacio -o vacío-. Por esta razón, todo en el universo está girando, desde las partículas subatómicas, hasta los planetas, las galaxias y el propio universo.  Por esta razón, todos los agujeros negros están en rotación.

 

Lee más en:

Researchers discover black hole in our galaxy spinning rapidly around itself https://phys.org/news/2019-01-black-hole-galaxy-rapidly.html#jCp

Evidence of the Disk Wind and a Rapidly Spinning Black Hole: http://iopscience.iop.org/article/10.3847/1538-4357/aae53b/meta

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