Un equipo internacional de físicos, incluidos científicos de la Universidad de Washington en St. Louis, recopiló nuevas mediciones que arrojan luz sobre cómo los agujeros negros atraen el material circundante y emiten grandes cantidades de radiación y energía.
El equipo apuntó un telescopio a bordo de un globo conocido como XL-Calibur hacia Cygnus X-1, un agujero negro bien estudiado a unos 7.000 años luz de distancia. “Las observaciones que hicimos serán utilizadas por los científicos para probar simulaciones por computadora cada vez más realistas y sofisticadas de los procesos físicos alrededor de los agujeros negros”, dijo Henryk Krawczynski, profesor distinguido de física Wilfred R. y Ann Lee Konecker y miembro del Centro McDonough de Washington.
Midiendo la luz polarizada cerca de un agujero negro
XL-Calibur está diseñado para medir la polarización de la luz, una propiedad que describe la orientación de las ondas electromagnéticas. Al estudiar cómo se polariza esta luz, los científicos pueden obtener pistas valiosas sobre la forma y el comportamiento del gas y los desechos extremadamente calientes que giran alrededor de los agujeros negros a velocidades extremas.
Un artículo reciente en The Astrophysical Journal destaca los últimos resultados de las observaciones de Cygnus X-1 e informa la medición más precisa hasta la fecha de la polarización de rayos X duros del agujero negro. La publicación presenta contribuciones de varios investigadores de WASH, incluido el estudiante graduado Ephraim Gou y el investigador postdoctoral asociado Kun Hu, quienes sirvieron como autores correspondientes.
“Si intentamos encontrar Cyg X-1 en el cielo, buscaremos un punto realmente pequeño de luz de rayos X”, dijo Gau. “La polarización es útil para aprender sobre todo lo que sucede alrededor de un agujero negro cuando no podemos tomar fotografías normales desde la Tierra”.
Un vuelo en globo por el hemisferio norte
Estos resultados son del vuelo en globo de XL-Calibur en julio de 2024 desde Suecia a Canadá. Durante esta misión, el instrumento también recopiló datos del Pulsar del Cangrejo y la Nebulosa del Viento circundante, una de las fuentes de rayos X más brillantes y estables del cielo.
Krawczynski señaló que el vuelo de 2024 marcó varios hitos tecnológicos, incluidas mediciones detalladas tanto del Cygnus X-1 como del púlsar Cangrejo.
“Colaborar en XL-Calibur con colegas de WashU, así como con otros grupos en EE. UU. y Japón, ha sido extremadamente gratificante”, afirmó Mark Pearce, colaborador de XL-Calibur y profesor del KTH Royal Institute of Technology de Suecia. “Nuestras observaciones de Crab y Cyg X-1 muestran claramente que el diseño del XL-Calibur es sólido. Tengo muchas esperanzas de que ahora podamos aprovechar estos éxitos con nuevos vuelos en globo”.
Mirando hacia futuras misiones
El equipo pretende observar más agujeros negros y estrellas de neutrones durante el próximo lanzamiento previsto del telescopio desde la Antártida en 2027. Al ampliar la gama de objetos estudiados, los investigadores esperan crear una imagen más completa de cómo se comportan los objetos en estos entornos extremos.
“Combinado con datos de satélites de la NASA como IASPE, pronto podremos tener suficiente información para resolver en los próximos años preguntas de larga data sobre la física de los agujeros negros”, añadió Krawczynski, investigador principal del proyecto.
Un esfuerzo científico global
XL-Calibur cuenta con el respaldo de una amplia colaboración de instituciones, incluidas WashU, la Universidad de New Hampshire, la Universidad de Osaka, la Universidad de Hiroshima, ISAS/JAXA, el Real Instituto de Tecnología KTH en Estocolmo y el Centro de Vuelo Espacial Goddard (y la Instalación de Vuelo Wallops), así como 13 organizaciones de investigación adicionales.
La Universidad de Washington en St. Louis también reconoce la financiación de la NASA a través de las subvenciones 80NSSC20K0329, 80NSSC21K1817, 80NSSC22K1291, 80NSSC22K1883, 80NSSC23K1041 y 817 a la Universidad de Washington en St. Louis para Ciencias Espaciales. Centro McDonnell.
