Agujeros negros y remanentes de Supernovas, ¿Qué tienen en común?

Lanzamos pregunta para los más ‘astrocuriosos’: ¿Qué tienen en común un gigantesco agujero negro y los restos de una estrella masiva que ha explotado? ¿Te hemos pillado? Aquí tienes la respuesta: Ambos son fenómenos celestes espectaculares en los que un gas extremadamente caliente produce rayos X de gran energía que la Misión de Imágenes y Espectroscopia de Rayos X (XRISM) puede detectar. 

En sus primeros resultados publicados, XRISM, una misión liderada por la Agencia de Exploración Aeroespacial de Japón (JAXA) con participación de la ESA, muestra sus capacidades únicas para revelar la velocidad y la temperatura del gas caliente, llamado plasma, y las estructuras tridimensionales del material que rodea un agujero negro y una estrella que explotó.  

Remanente de supernova N132D 

En una de sus observaciones de ‘primera luz’, XRISM se centró en N132D, un rastro o también llamado remanente de supernova ubicado en la Gran Nube de Magallanes, a unos 160.000 años luz de la Tierra. Esta ‘burbuja’ interestelar de gas caliente fue expulsada por la explosión de una estrella muy masiva hace aproximadamente 3.000 años. 

Utilizando su instrumento Resolve, XRISM descubrió la estructura alrededor de N132D en detalle. Contrariamente a las suposiciones previas de una simple capa esférica, los científicos descubrieron que el remanente de N132D tiene forma de rosquilla. Utilizando el efecto Doppler, midieron la velocidad a la que el plasma caliente en el remanente se está moviendo hacia o alejándose de nosotros, y establecieron que se está expandiendo a una velocidad aparente de alrededor de 1200 km/s.

Hierro al rojo vivo en el remanente de supernova N132D  Hierro al rojo vivo en el remanente de supernova N132D // ESA

Resolve también reveló que el remanente contiene hierro que tiene una temperatura extraordinaria de 10 mil millones de grados Kelvin. Los átomos de hierro se calentaron durante la explosión de la supernova a través de violentas ondas de choque que se propagaron hacia el interior, un fenómeno que había sido predicho por la teoría, pero nunca observado antes. 

Los restos de supernova como N132D contienen pistas importantes sobre cómo evolucionan las estrellas y cómo se generan y se distribuyen en el espacio interestelar elementos (pesados) esenciales para nuestra vida, como el hierro. Sin embargo, los observatorios de rayos X anteriores siempre han tenido dificultades para revelar cómo se distribuían la velocidad y la temperatura del plasma. 

Agujero negro supermasivo en la galaxia NGC 4151 

XRISM también ha arrojado nueva luz sobre la misteriosa estructura que rodea a un agujero negro supermasivo. Centradas en la galaxia espiral NGC 4151, situada a 62 millones de años luz de nosotros, las observaciones de XRISM ofrecen una visión sin precedentes del material muy cercano al agujero negro central de la galaxia, que tiene una masa 30 millones de veces la del Sol. 

XRISM capturó la distribución de la materia que gira y finalmente cae en el agujero negro en un amplio radio, que abarca desde 0,001 a 0,1 años luz, es decir, desde una distancia comparable a la separación entre el Sol y Urano hasta 100 veces esa. 

Estudio de XRISM sobre el agujero negro supermasivo en la galaxia NGC 4151 // ESA

Al determinar los movimientos de los átomos de hierro a partir de su firma de rayos X, los científicos trazaron una secuencia de estructuras que rodean al agujero negro gigante: desde el disco que ‘alimenta’ al agujero negro hasta el toro en forma de rosquilla. 

Estos hallazgos proporcionan una pieza vital del rompecabezas para comprender cómo los agujeros negros crecen devorando la materia que los rodea. 

Mirando hacia el futuro: observaciones y descubrimientos futuros 

En los últimos meses, el equipo científico de XRISM ha trabajado diligentemente para establecer el rendimiento de los instrumentos y perfeccionar los métodos de análisis de datos mediante la observación de 60 objetivos clave. Al mismo tiempo, se seleccionaron 104 nuevos conjuntos de observaciones de entre más de 300 propuestas presentadas por científicos de todo el mundo. 

XRISM realizará observaciones basadas en las propuestas exitosas durante el próximo año; gracias a su desempeño excepcional en órbita, superando incluso las expectativas iniciales, esto promete muchos más descubrimientos emocionantes por venir.