El eje de rotación de un agujero negro en un sistema binario está inclinado más de 40 grados con respecto al eje de la órbita estelar. El hallazgo desafía los modelos de formación de agujeros negros.
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La observación de los investigadores del Observatorio Tuorla en Finlandia es la primera medición fiable que muestra una gran diferencia entre el eje de rotación de un agujero negro y el eje de la órbita de un sistema binario. La diferencia entre los ejes medidos por los investigadores en un sistema estelar binario llamado MAXI J1820+070 fue de más de 40 grados.
A menudo, el eje de rotación de un cuerpo masivo central está alineado en gran medida con el eje de rotación de sus satélites. Esto es cierto para el sistema solar: los planetas orbitan alrededor del sol en un plano que coincide aproximadamente con el plano ecuatorial del Sol. La inclinación del eje de rotación del Sol con respecto al eje orbital de la Tierra es de solo 7 grados.
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“La expectativa de alineación, en gran medida, no es válida para los objetos extraños, como los binarios de rayos X de los agujeros negros. Los agujeros negros en estos sistemas se formaron como resultado de un cataclismo cósmico: el colapso de una estrella masiva. Ahora, vemos el agujero negro arrastrando materia de la estrella compañera cercana y más ligera que orbita a su alrededor. Vemos radiación óptica brillante y de rayos X como el último suspiro del material que cae, y también emisión de radio de los chorros relativistas expulsados del sistema”, dice en un comunicado Juri Poutanen, profesor de astronomía en la Universidad de Turku y autor principal de la publicación.
Al seguir estos chorros, los investigadores pudieron determinar con precisión la dirección del eje de rotación del agujero negro. A medida que la cantidad de gas que caía de la estrella compañera al agujero negro comenzó a disminuir, el sistema se atenuó y gran parte de la luz del sistema provenía de la estrella compañera. De esta forma, los investigadores pudieron medir la inclinación de la órbita mediante técnicas espectroscópicas, y casi coincidió con la inclinación de las eyecciones.
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“Para determinar la orientación 3D de la órbita, también se necesita conocer el ángulo de posición del sistema en el cielo, es decir, cómo gira el sistema con respecto a la dirección del norte en el cielo. Esto se midió utilizando técnicas polarimétricas”, dice Juri Poutanen.
Los resultados, publicados en Science, abren perspectivas interesantes hacia los estudios de formación de agujeros negros y la evolución de tales sistemas, ya que es difícil conseguir una desalineación tan extrema en muchos escenarios de formación de agujeros negros y evolución binaria.
“La diferencia de más de 40 grados entre el eje orbital y el giro del agujero negro fue completamente inesperada. Los científicos a menudo supusieron que esta diferencia era muy pequeña cuando modelaron el comportamiento de la materia en un espacio de tiempo curvo alrededor de un agujero negro. los modelos actuales ya son realmente complejos, y ahora los nuevos hallazgos nos obligan a agregarles una nueva dimensión”, afirma Poutanen.
El hallazgo clave se realizó utilizando el instrumento polarimétrico DIPol-UF construido internamente montado en el Telescopio Óptico Nórdico, que es propiedad de la Universidad de Turku junto con la Universidad de Aarhus en Dinamarca.
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