Utilizando el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA y el Observatorio Swift de Neil Gehrels los astrónomos han podido observar un espectacular conjunto de anillos alrededor de un agujero negro. Las imágenes de rayos X de los anillos gigantes han revelado nueva información sobre el polvo ubicado en nuestra Galaxia, utilizando un principio similar a los rayos X realizados en consultorios médicos y aeropuertos.
El agujero negro es parte de un sistema binario llamado V404 Cygni, ubicado a unos 7.800 años luz de distancia de la Tierra. El agujero negro está alejando activamente material de una estrella compañera, con aproximadamente la mitad de la masa del Sol, en un disco alrededor del objeto invisible. Este material brilla en rayos X, por lo que los astrónomos se refieren a estos sistemas como «binarios de rayos X».
El 5 de Junio de 2015, Swift descubrió una ráfaga de rayos X de V404 Cygni. La explosión creó los anillos de alta energía a partir de un fenómeno conocido como ecos de luz. En lugar de ondas de sonido que rebotan en la pared de un cañón, los ecos de luz alrededor de V404 Cygni se produjeron cuando una ráfaga de rayos X del sistema del agujero negro rebotó en las nubes de polvo entre V404 Cygni y la Tierra. El polvo cósmico no es como el polvo doméstico, sino más bien como el humo y está formado por pequeñas partículas sólidas.
En una nueva imagen compuesta, los rayos X de Chandra (azul claro) se han combinado con datos ópticos del telescopio Pan-STARRS en Hawai que muestran las estrellas en el campo de visión. La imagen contiene ocho anillos concéntricos separados. Cada anillo es creado por rayos X de las llamaradas V404 Cygni observadas en 2015 que se reflejan en diferentes nubes de polvo.
El equipo analizó 50 observaciones de Swift realizadas en 2015 entre el 30 deJjunio y el 25 de Agosto. El Chandra observó el sistema el 11 y el 25 de Julio. Fue un evento tan brillante que los operadores del Chandra colocaron a propósito el V404 Cygni entre los detectores para que otra ráfaga brillante no dañara el instrumento.
Los anillos informan a los astrónomos no solo sobre el comportamiento del agujero negro, sino también sobre el paisaje entre V404 Cygni y la Tierra. Por ejemplo, el diámetro de los anillos en los rayos X revela las distancias a las nubes de polvo intermedias en las que la luz rebotó. Si la nube está más cerca de la Tierra, el anillo parece ser más grande y viceversa. Los ecos de luz aparecen como anillos estrechos en lugar de anillos o halos anchos porque el estallido de rayos X duró solo un período de tiempo relativamente corto.
Los investigadores también utilizaron los anillos para probar las propiedades de las propias nubes de polvo. Los autores compararon los espectros de rayos X, es decir, el brillo de los rayos X en un rango de longitudes de onda, con modelos informáticos de polvo con diferentes composiciones. Diferentes composiciones de polvo darán como resultado diferentes cantidades de rayos X de menor energía que se absorberán y evitarán que se detecten con el Chandra. Este es un principio similar a cómo diferentes partes de nuestro cuerpo o nuestro equipaje absorben diferentes cantidades de rayos X, dando información sobre su estructura y composición.
El equipo determinó que lo más probable es que el polvo contenga mezclas de grafito y granos de silicato. Además, al analizar los anillos internos con el Chandra, descubrieron que las densidades de los cambios de las nubes de polvo no son uniformes en todas las direcciones.