La misión europea XRISM estudia potentes vientos en objetos masivos        

Por: ESA.

17 de septiembre de 2025

Impresión artística de los potentes vientos que soplan desde la brillante fuente de rayos X GX13+1. Crédito de la imagen: ESA.

        La Misión de Imágenes y Espectroscopía de Rayos X (XRISM, por sus siglas en inglés) ha revelado una diferencia inesperada entre los potentes vientos que emanan de un disco alrededor de una estrella de neutrones y los del material que orbita agujeros negros supermasivos. El viento sorprendentemente denso que sopla desde el sistema estelar desafía nuestra comprensión de cómo se forman estos vientos e impulsan los cambios en su entorno.

        XRISM utilizó su instrumento Resolve para observar la estrella de neutrones GX13+1, el núcleo quemado de una estrella que antaño era mayor. GX13+1 es una brillante fuente de rayos X. Los rayos X provienen de un disco de materia caliente, conocido como disco de acreción, que desciende gradualmente en espiral hasta impactar la superficie de la estrella de neutrones. Estas entradas también impulsan salidas que influyen y transforman el entorno cósmico. Sin embargo, los detalles de cómo se producen estas salidas siguen siendo materia de investigación, de ahí la razón por la que XRISM observaba GX13+1.

        Estos “vientos cósmicos” que se desprenden a gran velocidad, son mucho más que curiosidades científicas: son los vientos que impulsan el cambio cósmico. También surgen de sistemas de agujeros negros supermasivos que se encuentran en el centro de las galaxias y pueden provocar la formación de estrellas al provocar el colapso de nubes moleculares gigantes, o detener la formación estelar calentando y destruyendo dichas nubes. Los astrónomos llaman a esto “retroalimentación” y puede ser tan potente que los vientos de un agujero negro supermasivo pueden controlar el crecimiento de toda su galaxia madre.

        Dado que los mecanismos que generan los vientos de los agujeros negros supermasivos pueden ser fundamentalmente los mismos que los que actúan alrededor de GX13+1, el equipo decidió observar GX13+1 porque está más cerca y, por lo tanto, parece más brillante que las variedades de agujeros negros supermasivos, lo que significa que se puede estudiar con más detalle. Hubo una sorpresa. Unos días antes de la fecha prevista para sus observaciones, GX13+1 aumentó inesperadamente su brillo, alcanzando o incluso superando un techo teórico conocido como el límite de Eddington.

        El principio tras este límite es que, a medida que más materia cae sobre un objeto compacto, como un agujero negro o una estrella de neutrones, se libera más energía. Cuanto más rápido se libera la energía, mayor es la presión que ejerce sobre el resto del material que cae, empujando una mayor cantidad de este hacia el espacio. En el límite de Eddington, la cantidad de luz de alta energía producida es prácticamente suficiente para transformar casi toda la materia que cae en un viento cósmico.

        Pero misteriosamente, el viento no viajaba a la velocidad que esperaban los científicos del XRISM. Se mantuvo alrededor de 1 millón de km/h. Si bien es rápido para cualquier estándar terrestre, es decididamente lento en comparación con los vientos cósmicos producidos cerca del límite de Eddington alrededor de un agujero negro supermasivo. En esa situación, los vientos pueden alcanzar entre el 20 % y el 30 % de la velocidad de la luz, más de 200 millones de km/h.

        Esta no fue la única diferencia observada por el equipo. XRISM había revelado previamente la presencia de viento proveniente de un agujero negro supermasivo en el límite de Eddington. Allí, el viento era ultrarrápido y denso, mientras que el viento en GX13+1 es lento y de flujo suave. Los vientos eran completamente diferentes, pero provienen de sistemas prácticamente iguales en cuanto al límite de Eddington. Entonces, si estos vientos realmente se alimentan únicamente de la presión de radiación, ¿por qué son diferentes? El equipo ha propuesto que se reduce a la temperatura del disco de acreción que se forma alrededor del objeto central.

Contrariamente a la intuición, los agujeros negros supermasivos tienden a tener discos de acreción con temperaturas más bajas que los que rodean sistemas binarios de masa estelar con agujeros negros o estrellas de neutrones. Esto se debe a que los discos de acreción alrededor de los agujeros negros supermasivos son más grandes.

En ese sentido, los agujeros negros supermasivos, también son mucho más luminosos, pero su energía se distribuye en un área mayor: todo es más grande alrededor de un gran agujero negro. Por lo tanto, el tipo típico de radiación emitida por un disco de acreción de un agujero negro supermasivo es la ultravioleta, que transporta menos energía que los rayos X emitidos por los discos de acreción de las binarias estelares.

Dado que la luz ultravioleta interactúa con la materia mucho más fácilmente que los rayos X, los investigadores especulan que esto puede empujar la materia más eficientemente, creando los vientos más rápidos observados en los sistemas de agujeros negros. De ser así, el descubrimiento promete transformar nuestra comprensión de cómo interactúan la energía y la materia en algunos de los entornos más extremos del Universo, proporcionando una ventana más completa a los complejos mecanismos que dan forma a las galaxias e impulsan la evolución cósmica.

Fuente: