Detectan por primera vez luz detrás de un agujero negro (lo que cumple una predicción basada en la teoría de Einstein)

(CNN) — Es un espectáculo de luz en el espacio como ningún otro.
Por primera vez, los científicos han detectado luz detrás de un agujero negro, con lo que se cumple una predicción basada en la teoría de la relatividad general de Albert Einstein.

El astrofísico de la Universidad de Stanford Dan Wilkins y sus colegas observaron los rayos X liberados por un agujero negro supermasivo situado en el centro de una galaxia que está a 800 millones de años luz de la Tierra.

Estas brillantes llamaradas de luz no son inusuales porque, aunque la luz no puede escapar de un agujero negro, la enorme gravedad que lo rodea puede calentar el material a millones de grados. Esto puede liberar ondas de radio y rayos X. A veces, este material sobrecalentado es lanzado al espacio mediante ráfagas rápidas, que incluyen rayos X y rayos gamma.

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Pero Wilkins observó destellos más pequeños de rayos X que se produjeron más tarde y eran de diferentes colores, y procedían del lado más lejano del agujero negro.

“Cualquier luz que entra en ese agujero negro no sale, por lo que no deberíamos poder ver nada que esté detrás del agujero negro”, dijo Wilkins, autor del estudio e investigador del Instituto Kavli de Astrofísica de Partículas y Cosmología de la Universidad de Stanford y del Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC, en un comunicado.

Sin embargo, la extraña naturaleza del agujero negro hizo posible la observación.

“La razón por la que podemos ver eso es porque ese agujero negro está deformando el espacio, doblando la luz y retorciendo los campos magnéticos a su alrededor”, dijo.

Por primera vez se han visto llamaradas de rayos X desde el lado más lejano de un agujero negro, como se muestra en esta representación.

El estudio se publicó el pasado miércoles en la revista Nature.

“Hace cincuenta años, cuando los astrofísicos empezaron a especular sobre cómo podría comportarse el campo magnético cerca de un agujero negro, no tenían ni idea de que un día podríamos tener las técnicas para observarlo directamente y ver la teoría general de la relatividad de Einstein en acción”, dijo Roger Blandford, coautor del estudio y profesor Luke Blossom de la Facultad de Humanidades y Ciencias y profesor de física de la Universidad de Stanford, en un comunicado.

La teoría de Einstein, o la idea de que la gravedad es la materia que deforma el espacio-tiempo, ha persistido durante cien años a medida que se han hecho nuevos descubrimientos astronómicos.

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Algunos agujeros negros tienen una corona, o un anillo de luz brillante que se forma alrededor de un agujero negro cuando el material cae en él y se calienta a temperaturas extremas. Esta luz de rayos X es una de las formas en que los científicos pueden estudiar y cartografiar los agujeros negros.

Cuando el gas cae en un agujero negro, puede alcanzar millones de grados. Este calentamiento extremo hace que los electrones se separen de los átomos, lo que crea un plasma magnético. Las poderosas fuerzas gravitatorias del agujero negro hacen que este campo magnético se arquee por encima del agujero negro y gire hasta romperse.

Esto no es diferente a la corona del sol, o la atmósfera exterior caliente. La superficie del sol está cubierta de campos magnéticos, que hacen que se formen bucles y plumas al interactuar con las partículas cargadas de la corona solar. Por ello, los científicos denominan corona al anillo que rodea a los agujeros negros.

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“Este campo magnético, que se une y se acerca al agujero negro, calienta todo a su alrededor y produce estos electrones de alta energía que luego producen los rayos X”, explica Wilkins.

Mientras estudiaba las erupciones de rayos X, Wilkins detectó destellos más pequeños. Él y sus compañeros de investigación se dieron cuenta de que los destellos de rayos X más grandes se reflejaban y “se doblaban alrededor del agujero negro desde la parte posterior del disco”, lo que les permitió ver el lado más lejano del agujero negro.

“Llevaba unos años construyendo predicciones teóricas sobre cómo se ven estos ecos”, dijo Wilkins. “Ya los había visto en la teoría que he estado desarrollando, así que una vez que los vi en las observaciones del telescopio, pude hacer la conexión”.

Las observaciones se realizaron con dos telescopios de rayos X basados en el espacio: El NuSTAR de la NASA y el XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea.

Se necesitarán más observaciones para comprender estas coronas de agujeros negros y el próximo observatorio de rayos X de la Agencia Espacial Europea, llamado Athena, se lanzará en 2031.

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“Tiene un espejo mucho más grande que el que hemos tenido nunca en un telescopio de rayos X y nos va a permitir obtener miradas de mayor resolución en tiempos de observación mucho más cortos”, dijo Wilkins. “Así, la imagen que estamos empezando a obtener de los datos en este momento va a ser mucho más clara con estos nuevos observatorios”.

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