El hallazgo del agujero negro ha sido descubierto por investigadores de la Universidad de Turku y del IAC

Un equipo de investigadores que lideran la Universidad de Turku y en el que participa el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) han descubierto un agujero negro que desafía los modelos teóricos actuales de formación de este tipo de objetos compactos pues revelan una diferencia de más de 40 grados entre el eje de la órbita de la binaria de rayos X llamada MAXI J1820+070 y el eje de rotación de su agujero negro.

La existencia de un agujero negro en este sistema binario fue previamente confirmada por un equipo de investigadores del IAC. Con observaciones realizadas en el Gran Telescopio Canarias (GTC o Grantecan) y el Telescopio William Herschel (WHT), del Isaac Newton Group, ambos instalados en el Observatorio del Roque de los Muchachos de La Palma.

A menudo, en los sistemas espaciales compuestos por objetos más pequeños orbitando alrededor del cuerpo masivo central, el propio eje de rotación de este cuerpo está alineado con el eje de rotación de sus satélites.

Así sucede en el Sistema Solar. Allí, los planetas orbitan alrededor del Sol en un plano que coincide, aproximadamente, con el plano ecuatorial de la estrella, informa el IAC en una nota. La inclinación del eje de rotación del Sol con respecto al eje orbital de la Tierra es de apenas siete grados.

«La expectativa de la alineación entre los cuerpos celestes, en gran medida, no se mantiene para objetos como los agujeros negros que se encuentran en sistemas binarios de rayos X». Así lo afirma Juri Poutanen, profesor de Astronomía de la Universidad de Turku y autor principal de este artículo.

Cataclismo cósmico

Además, apunta que «los agujeros negros de estos sistemas se formaron como resultado de un cataclismo cósmico«. «El colapso de una estrella masiva, y en la actualidad, el agujero negro se alimenta de gas que procede de su estrella compañera».

Así, prosigue, «podemos observar radiación en el visible y en rayos X emitida por esta materia en un último suspiro, antes de entrar en el horizonte de eventos«. «También observamos emisión en radio procedente del chorro o jet de partículas relativistas expulsado por el sistema».

Siguiendo la señal de estos jets, los investigadores han podido determinar, con gran precisión, la dirección del eje de rotación del agujero negro.

Aproximadamente un año después de su identificación, con el instrumento MAXI instalado en la Estación Espacial Internacional, la cantidad de gas que caía sobre el agujero negro empezó a disminuir.. Con ello el sistema se oscureció. Desde entonces, una parte notable de la emisión proviene de la estrella compañera.

Del estudio de esta estrella con GTC se pudo medir la inclinación de la órbita. Se hizo mediante técnicas espectroscópicas y resultó coincidir, prácticamente, con la inclinación del jet.

«Para establecer la orientación espacial de la órbita es necesario conocer también la posición angular de la binaria en el plano del cielo», explica Manuel Pérez Torres, investigador del IAC y coautor de este artículo.

Publicación en la revista Science

Asimismo, añade que «la medición fue obtenida estudiando una propiedad de la radiación emitida por la binaria, su polarización, esta información, combinada con resultados previos, ha dado una imagen detallada de la arquitectura de la binaria y la orientación 3D de sus componentes». «Eso condujo al hallazgo de un agujero negro que rota, sorprendentemente, muy inclinado con respecto a su órbita«.

Los resultados, que se publican en la revista ‘Science‘, abren una interesante perspectiva sobre la formación de agujeros negros. También sobre la evolución de este tipo de sistemas. Una desalineación tan extrema es difícil de conseguir en muchos escenarios de formación de agujeros negros y evolución de sistemas binarios.