Exploración del mecanismo de carga de plasma de chorros de radio lanzados desde agujeros negros
Las galaxias, incluida nuestra Vía Láctea, albergan agujeros negros supermasivos en sus centros, y sus masas son de millones a miles de millones de veces más grandes que el Sol. Algunos agujeros negros supermasivos disparan corrientes rápidas de plasma que emiten poderosas señales de radio, llamadas chorros de radio.
Los chorros de radio se descubrieron por primera vez en la década de 1970. Pero aún se desconoce mucho sobre cómo se producen, especialmente su fuente de energía y el mecanismo de carga de plasma.
Recientemente, Event Horizon Telescope Collaboration descubrió imágenes de radio de un agujero negro cercano en el centro de la galaxia elíptica gigante M87. La observación apoyó la teoría de que el giro del agujero negro alimenta los chorros de radio, pero hizo poco para aclarar el mecanismo de carga del plasma.
Ahora, un equipo de investigación, dirigido por astrofísicos de la Universidad de Tohoku, ha presentado un escenario prometedor que aclara el mecanismo de carga de plasma en chorros de radio.
Estudios recientes han afirmado que los agujeros negros están fuertemente magnetizados porque el plasma magnetizado dentro de las galaxias lleva campos magnéticos al agujero negro. Luego, la energía magnética cercana libera transitoriamente su energía a través de la reconexión magnética, alimentando el plasma que rodea el agujero negro. Esta reconexión magnética proporciona la fuente de energía para las erupciones solares.
Los plasmas de las erupciones solares emiten rayos ultravioleta y rayos X; mientras que la reconexión magnética alrededor del agujero negro puede provocar la emisión de rayos gamma ya que la energía liberada por partícula de plasma es mucho mayor que la de una erupción solar.
El escenario actual propone que los rayos gamma emitidos interactúen entre sí y produzcan muchos pares de electrones y positrones, que se cargan en los chorros de radio.
Esto explica la gran cantidad de plasma observado en los chorros de radio, en consonancia con las observaciones de M87. Además, el escenario señala que la intensidad de la señal de radio varía de un agujero negro a otro. Por ejemplo, los chorros de radio alrededor de Sgr A*, el agujero negro supermasivo de nuestra Vía Láctea, son demasiado débiles e indetectables para las instalaciones de radio actuales.
Además, el escenario predice la emisión de rayos X a corto plazo cuando el plasma se carga en chorros de radio. Estas señales de rayos X se pasan por alto con los detectores de rayos X actuales, pero son observables por los detectores de rayos X planificados.
«En este escenario, la futura astronomía de rayos X podrá desentrañar el mecanismo de carga de plasma en chorros de radio, un misterio de larga data de los agujeros negros», dijo Shigeo Kimura, autor principal del estudio.
Los detalles de la investigación de Kimura y su equipo se publicaron en Astrophysical Journal Letters el 29 de septiembre de 2022.
- Detalles del lanzamiento:
Título: Reconexión magnética en magnetosferas de agujeros negros: carga de leptones en chorros, puntos de radio superlumínicos y destellos de múltiples longitudes de onda
Autores: Shigeo S Kimura, Kenji Toma, Hirofumi Noda, Kazunori Hada
Diario: Las cartas del diario astrofísico
