Ciencia del espacio

Herramientas novedosas para analizar la radiación cerca de los agujeros negros

Dado el estado actual del conocimiento y con los medios científicos disponibles, la comprensión de los agujeros negros astrofísicos requiere indefectiblemente estudios detallados de los elementos observables que los rodean. El proyecto STRONGGRAVITY ha desarrollado novedosas herramientas de análisis para conseguir precisamente eso, haciendo especial hincapié en la radiación.

Los procesos de radiación que tienen lugar cerca de los agujeros negros nos dicen mucho acerca de la física en condiciones extremas, condiciones que ni siquiera las configuraciones experimentales más avanzadas son capaces de recrear. También ofrecen una oportunidad extraordinaria de poner a prueba la teoría de la relatividad de Einstein en el régimen de campos intensos.

Sirviéndose de los datos de la misión del satélite de rayos X XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea, el Observatorio Europeo Austral y otras fuentes pertinentes, el proyecto STRONGGRAVITY (Probing Strong Gravity by Black Holes Across the Range of Masses) se ha propuesto mejorar el nivel de conocimiento acerca de estos procesos de radiación. El Dr. Michal Dovciak, junto con su equipo del Instituto Astronómico de la Academia Checa de Ciencias, ha dedicado los últimos cuatro años a analizar e interpretar observaciones espectrales y rápidas de múltiples longitudes de onda de sistemas que contienen agujeros negros para ahondar en este conocimiento.

Se espera que las nuevas herramientas del proyecto, que pueden calcular las propiedades espectrales, de tiempo y de polarización de las radiaciones en las proximidades del agujero negro, no solo tengan aplicaciones en la astrofísica sino que propicien también nuevas investigaciones e ideas científicas en Europa y en otros países.

¿Por qué es importante entender mejor los procesos de radiación que se producen cerca de los agujeros negros?

El conocimiento que se tiene de los agujeros negros es bastante completo como objetos matemáticos; sin embargo, todavía hay muchos misterios en cuanto a su comportamiento como objetos astrofísicos. ¿Cómo interactúan con su entorno en el centro de galaxias? ¿Cómo se alimentan de la materia cercana y cómo es su proceso de acreción? ¿Cómo se explican las corrientes de salida con las que alimentan a la galaxia anfitriona?

Toda la información que podemos obtener sobre los agujeros negros como objetos astrofísicos proviene de radiaciones en las cercanías, sobre todo en el caso de aquellos que presentan una altísima energía. Así pues, nos concentramos principalmente en los rayos X. Tenemos que descifrar todos los procesos que crean esta radiación o influyen en ella para comprender mejor lo que está ocurriendo o, más concretamente, de qué componentes constan estos sistemas (disco de acreción, corona, vientos, etc.), cuáles son sus propiedades y cómo interactúan mutuamente.

¿Qué tipo de agujeros negros le interesan más y por qué?

Nos centramos en numerosas fuentes brillantes de núcleos galácticos activos —cada una de las cuales alberga un agujero negro supermasivo con un rango de masa equivalente a millones o miles de millones de masas solares—, así como en unos pocos agujeros negros de origen estelar dentro de nuestra galaxia.

Una fuente particular de interés es Sgr A*, el agujero negro supermasivo, pero tranquilo, que se encuentra en el centro de nuestra galaxia. Nos hemos centrado en las clases más activas de agujeros negros, puesto que nos proporcionan la mayor cantidad posible de información para su estudio.

En su opinión, ¿cuáles han sido los frutos más importantes del proyecto?

Hemos desarrollado algunas nuevas y sofisticadas herramientas y modelos, y también hemos mejorado los anteriores. Estas herramientas y modelos los utilizan ahora los astrónomos para comprender mucho mejor los datos procedentes de observaciones terrestres y por satélite.

Gracias a estas herramientas, hemos detectado, por ejemplo, la primera pista jamás observada en la precesión relativista de la órbita de una de las estrellas más próximas al agujero negro central de la Vía Láctea.

¿Cómo contribuirán estas nuevas herramientas a futuras misiones como ATHENA?

Ya las hemos utilizado para definir el tema científico «Los entornos cercanos de los agujeros negros supermasivos» para la misión ATHENA. Hemos simulado observaciones con diferentes instrumentos de esta misión para estimar su rendimiento en distintas configuraciones posibles. Los dos objetivos principales a este respecto son medir la rotación del agujero negro a través del reflejo de los rayos X desde el disco de acreción y la geometría de la corona del disco de acreción a través de estudios de reverberación de los rayos X.

¿Cómo puede la comunidad científica acceder a sus herramientas y utilizarlas?

Contamos con una página en nuestro sitio web donde ofrecemos las herramientas junto con documentación sobre su uso.

¿Qué objetivos le quedan por alcanzar de aquí al final del proyecto?

Hay varios subproyectos que aún están pendientes y nos gustaría finalizarlos antes de que concluya el proyecto. Todavía estamos trabajando en los cálculos de la influencia que la corona ejerce sobre la emisión del disco de acreción, estamos mejorando el código de los estudios de reverberación de rayos X y nos gustaría terminar el modelo de reflexión de agujeros negros binarios galácticos.

STRONGGRAVITY
Página web del proyecto

fecha de la última modificación: 2017-11-01 17:15:01



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