Un potente telescopio espacial de Japón descubre algo que no tiene explicación en una estrella de neutrones
El telescopio espacial japonés de rayos X XRISM cuenta con un instrumento especial para observar los eventos más energéticos del universo y medir la intensidad de cada uno de los fotones que recibe. De esta manera se pueden estudiar procesos como supernovas y chorros de partículas provenientes de agujeros negros y estrellas de neutrones, regiones donde la física lleva la teoría a su límite. Un nuevo descubrimiento descubre un comportamiento inesperado más allá de lo que se creía posible.
Observatorio de rayos X
XRISM, por las siglas en inglés de Misión de Espectrometría y Captura de Rayos X, es un telescopio espacial japonés con apoyo de la NASA y la ESA. A bordo se encuentra el instrumento Resolve, un calorímetro en ultravioleta extremo capaz de medir la energía individual de cada fotón recibido, es decir, la respectiva longitud de onda.
Con Resolve se busca estudiar los discos de acreción en las cercanías de agujeros negros y estrellas de neutrones. Estas son estructuras de gas y polvo cayendo en espiral hacia el objeto masivo, en el proceso, la materia alcanza velocidades extremas y emite radiación electromagnética de alta energía.
La luz emitida por el disco de acreción genera una fuerza de repulsión contraria a la atracción gravitacional del objeto masivo. Existe un límite físico que restringe la velocidad máxima de rotación y es dada por el límite de Eddington cuando ambas fuerzas se equilibran. En este punto la luminosidad también llega a un máximo.
Más allá de la física
El telescopio XRISM tenía planeado observar GX13+1, una estrella de neutrones con un disco de acreción que la convierte en una intensa fuente de rayos X. Pocos días antes esta presentó una subida considerable de brillo, superando incluso el límite esperado según los modelos teóricos. Este fue un evento inesperado y XRISM tuvo la fortuna de observarlo casi desde su inicio.
Las mediciones mostraban un viento cósmico, una combinación de polvo eyectado por fuertes campos magnéticos a fracciones considerables de la velocidad de la luz y rayos X, mucho más denso y grueso de lo esperado. Sin embargo, la velocidad en general no aumento y se mantuvo alrededor de un millón de kilómetros por hora, con un flujo suave y regular. Es más lento de lo esperado en el caso de alcanzar el límite de Eddington.
Por ende, es necesario explorar otras posibilidades o diferencias entre la teoría y las observaciones. Una propuesta es la diferencia entre las temperaturas de los discos de acreción alrededor de agujeros negros y estrellas de neutrones. En el segundo caso, el polvo se calienta considerablemente más, dado que todo el material se concentra en una región más pequeña.
Entender el comportamiento del material en la cercanía de agujeros negros y estrellas de neutrones permiten modelar de mejor manera la formación estelar. Dado que el viento cósmico puede actuar como catalizador o inhibidor de nubes moleculares, son fundamentales para conocer la historia y evolución de galaxias enteras. Sin embargo, este tema sigue siendo un campo abierto y este tipo de observaciones permite entender mejor los límites de la física y refinar los modelos teóricos.
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