Hacer un esfuerzo adicional para obtener una imagen de un tenue y gigantesco sacacorchos trazado por protones y electrones rápidos disparados desde un misterioso microquasar valió la pena para un par de astrofísicos que obtuvieron nuevos conocimientos sobre el funcionamiento interno de la bestia y también resolvieron una larga disputa sobre la distancia del objeto.
Los astrofísicos utilizaron el radiotelescopio Very Large Array (VLA) de la National Science Foundation para capturar los detalles más débiles que se han visto en los chorros de plasma que emergen del microquasar SS 433, un objeto que alguna vez se denominó el "enigma del siglo". Como resultado, cambiaron la comprensión de los científicos sobre los aviones y resolvieron la controversia a su distancia "más allá de toda duda razonable", dijeron.
SS 433 es una estrella de neutrones o un agujero negro orbitado por una estrella compañera "normal". La poderosa gravedad de la estrella de neutrones o el agujero negro extrae material del viento estelar de su compañero en un disco de acreción de material que rodea estrechamente el denso objeto central antes de ser arrastrado sobre él. Este disco impulsa chorros de protones y electrones rápidos hacia afuera de sus polos a aproximadamente un cuarto de la velocidad de la luz. El disco en SS 433 se tambalea como la parte superior de un niño, haciendo que sus chorros tracen un sacacorchos en el cielo cada 162 días.
El nuevo estudio de VLA indica que la velocidad de las partículas expulsadas varía con el tiempo, al contrario del modelo tradicional para SS 433.
"Descubrimos que la velocidad real varía entre 24 y 28 por ciento de la velocidad de la luz, en lugar de mantenerse constante", dijo Katherine Blundell, de la Universidad de Oxford en el Reino Unido. "Sorprendentemente, los chorros que van en ambas direcciones cambian sus velocidades simultáneamente, produciendo velocidades idénticas en ambas direcciones en cualquier momento", agregó Blundell. Blundell trabajó con Michael Bowler, también de Oxford. Los hallazgos de los científicos han sido aceptados por Astrophysical Journal Letters.
La nueva imagen de VLA muestra dos vueltas completas del sacacorchos de los jets a ambos lados del núcleo. El análisis de la imagen mostró que si el material provenía del núcleo a una velocidad constante, las rutas del chorro no coincidirían con precisión con los detalles de la imagen.
"Al simular expulsiones a diferentes velocidades, pudimos producir una coincidencia exacta con la estructura observada", explicó Blundell. Los científicos primero hicieron su partido con uno de los aviones. "Nos quedamos atónitos al ver que las velocidades variables que coincidían con la estructura de un avión también reproducían exactamente el camino del otro avión", dijo Blundell. La coincidencia de las velocidades en los dos chorros reprodujo la estructura observada, incluso teniendo en cuenta el hecho de que, debido a que un jet se está moviendo más cerca de nosotros que el otro, lleva más tiempo alcanzarnos desde allí, agregó.
Los astrofísicos especulan que los cambios en la velocidad de expulsión pueden ser causados por cambios en la velocidad a la que el material se transfiere desde la estrella compañera al disco de acreción.
La nueva imagen detallada de VLA también permitió a los astrofísicos determinar que SS 433 está a casi 18,000 años luz de distancia de la Tierra. Estimaciones anteriores tenían el objeto, en la constelación de Aquila, de cerca de 10.000 años luz. Una distancia precisa, dijeron los científicos, ahora les permite determinar mejor la edad de la capa de escombros que estalló la explosión de supernova que creó el objeto denso y compacto en el microcuásar. Conocer la distancia con precisión también les permite medir el brillo real de los componentes del microquasar, y esto, dijeron, mejora su comprensión de los procesos físicos en el trabajo en el sistema.
La imagen innovadora se realizó utilizando 10 horas de tiempo de observación con el VLA en una configuración que maximiza la capacidad del VLA para ver detalles finos. Representa la "exposición temporal" más larga de SS 433 en longitudes de onda de radio y, por lo tanto, muestra los detalles más débiles. También representa la mejor imagen que se puede hacer con la tecnología actual. Debido a que los jets en SS 433 se están moviendo, su imagen sería "manchada" en una observación más larga. Para ver detalles aún más débiles en los aviones, los astrofísicos deben esperar la mayor sensibilidad del VLA expandido, que estará disponible en unos pocos años.
SS 433 fue el primer ejemplo de lo que ahora se denominan microcuásares, sistemas binarios con una estrella de neutrones o un agujero negro orbitado por otra estrella, y emitiendo chorros de material a altas velocidades. El extraño sistema estelar recibió una gran cobertura mediática a fines de los años setenta y principios de los ochenta. Un artículo de Sky & Telescope de 1981 se tituló, "SS 433 - Enigma del siglo".
Debido a que se cree que los microquásares en nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, producen sus chorros de material a alta velocidad a través de procesos similares a los que producen chorros a partir de los núcleos de las galaxias, los microquásares cercanos sirven como un "laboratorio" conveniente para estudiar la física de los chorros. Los microcuásares están más cerca y muestran cambios más rápidamente que sus primos más grandes.
Katherine Blundell es becaria de investigación universitaria financiada por la Royal Society del Reino Unido.
El Observatorio Nacional de Radioastronomía es una instalación de la National Science Foundation, operada bajo un acuerdo cooperativo de Associated Universities, Inc.
Fuente original: Comunicado de prensa de NRAO
