15 mar. 2014

Nuevos datos acerca de los sistemas binarios de rayos X

La fuente brillante de rayos X conocida como LMC X-3 se encuentra en la Gran Nube de Magallanes, la galaxia enana más cercana de la Vía Láctea. Hace veinte años, los astrofísicos descubrieron que la fuente era en realidad un sistema binario. El mismo contaba con una estrella perteneciente a la secuencia principal que orbitaba muy cerca de un agujero negro. La masa de la estrella es de 2,3 veces la del Sol y el período es de sólo 1,7 días. Siendo la masa del agujero negro de entre 14 y 18 masas solares. En los sistemas binarios de rayos X como éste, el material de la estrella cae a través de un disco de acreción que se forma por fuera del horizonte de sucesos del agujero negro. Este disco emite radiación en longitudes de onda de rayos X desde la parte interior del disco más cercano al agujero negro, y en longitudes de onda infrarrojas de las porciones externas del disco. La emisión normalmente varía a lo largo del tiempo, probablemente porque la materia que cae llega en grupos o en una corriente desigual. Las emisiones infrarrojas y de rayos X también son variables ya se trate de uno u otro agujero negro. Por mucho tiempo los astrónomos pensaron que realizar modelos matemáticos y físicos de estos objetos y del disco de acreción los ayudaría para su mejor comprensión. 
Representación artística por parte del autor de un sistema binario de rayos X
De forma tal que los Astrónomos del CfA, James Steiner y Jeff McClintock, junto con un equipo de cinco colegas más, analizaron una colección de diez años de datos ópticos, infrarrojos y de rayos X del objeto LMC X-3.
De esta manera descubrieron la línea cronológica de cómo se dan los eventos de emisión de estas longitudes de onda en el disco de acreción de los agujeros negros pertenecientes a binarias de rayos X. Entonces, fueron capaces de desarrollar un modelo que explica satisfactoriamente los procesos que se dan en esos ambientes cósmicos. A su juicio, la radiación proviene de tres fuentes: Primero, la de la propia estrella (sería la luz dominante). Luego, la del disco (que se calienta por la acreción y emite tanto en los rayos X como en la parte infrarroja del espectro). Finalmente, la proveniente de otras zonas o sustancias calientes del disco y/o de la estrella. Este aumento de temperatura de estas zonas se debe a que absorbe parte de la radiación X que se emite desde la parte interna del disco de acreción.
Los científicos, en estas circunstancias, son capaces de concluir que la emisión en el infrarrojo probablemente surge de una región anular estrecha del disco, un resultado un tanto sorprendente, ya que siempre se consideró que la radiación infrarroja provendría de un área mucho más amplia y externa. También han logrado medir un período orbital más preciso para LMC X-3 en 1.704805 días y obtuvieron otros parámetros clave del disco de acreción. Los autores señalan, sin embargo, que su modelo posee unas treinta variables y todavía debe ser ajustado para que su escenario propuesto se adapte mejor a todo el conjunto de datos. El nuevo trabajo es un éxito impresionante en la comprensión de un sistema binario de rayos X donde uno de los integrantes es un agujero negro de origen estelar.

Por Mariano Miguel Lanzi
Fuente: http://www.cfa.harvard.edu/news/su201411

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