Utilizando 16 años de datos de la nave espacial Fermi Ray de la NASA, los astrónomos han descubierto que los “microquásares”, los sistemas en los que un agujero negro devoran lentamente una estrella, pueden ser pequeños, pero empacan un gran golpe.
A pesar de su naturaleza diminuta, esta investigación sugiere incluso microquásar Bocadillos en estrellas pequeñas puede tener una influencia cósmica impresionante, volviéndose poderosa Aceleradores de partículas naturales.
Esto significa agujeros negros Disfrutar de comidas estelares de todos los tamaños podría ser responsable de una cantidad de partículas cargadas de alta energía más alta que las llamadas “rayos cósmicos“que constantemente bombardean la tierra. El mecanismo para esta aceleración de partículas es la chorros de velocidad cercana Esa explosión de Microquasars.
“La Tierra es constantemente bombardeada por partículas aceleradas en otros lugares dentro de nuestra galaxia. Estos son principalmente protones y electrones, que se conocen comúnmente como rayos cósmicos”, dijo a Space.com co-líder del equipo Guillem Martí-Evessa de la Università di Trieste.com. “Sin embargo, su origen ha sido debatido durante décadas”.
Lo que Martí-Evesa y la co-líder del equipo Laura Olivera-Nieto del Instituto Max Planck para Física Nuclear encontrada es una nueva fuente de rayos gamma que es consistente con la posición de GRS 1915+105un conocido microquasar en el que un agujero negro se festeja lentamente en una estrella de baja masa.
“Encontrar fuentes que puedan acelerar las partículas y comprender lo que las hace especiales es el primer paso para descubrir por qué y cómo el universo a veces proporciona una fracción muy pequeña de partículas con grandes cantidades de energía”, dijo Olivera-Nieto a Space.com. “Para acelerar las partículas, generalmente necesita algunos ingredientes: Campos magnéticos fuertesaltas cantidades de potencia, y también la presencia de partículas para acelerar.
“¡Microquasar Jets los tiene todos!”
Cuásares vs. miniquasars
Estándar cuásares están impulsados por agujeros negros supermasivos festejar en la materia circundante y el gas en las regiones centrales de algunas galaxias llamadas núcleos galácticos activos (AGNS).
Los cuásares son algunas de las fuentes de luz más brillantes del cosmos, a menudo eclipsando la luz combinada de miles de millones de estrellas en la galaxia que las rodea.
Mientras que los agujeros negros supermasivos tienen masas de millones a miles de millones de veces que la del sol, la estrella-apresurada agujeros negros estelares En el corazón de los microquasarares no tienen masas de no más de unos pocos cientos masas solares.
“La mayoría de las estrellas en la galaxia no están solas, pero en realidad orbitan otra estrella. Los microquasars son un tipo especial de pares de escaleras en el que una de las dos estrellas ya ‘murió’, es decir, se quedó sin combustible y explotó”, Olivera-Nieto dicho. “Lo que queda atrás es un agujero negro. Si la estrella normal está lo suficientemente cerca del agujero negro, el agujero negro comenzará a arrancarle la materia y tragarla.
“Llamamos a estos objetos ‘Microquasars’ porque se parecen a los cuásares, un fenómeno análogo pero con agujeros negros supermasivos en el centro de las galaxias”.
Los agujeros negros que se comen las estrellas es un fenómeno bastante común. Cuando una estrella se aventura demasiado cerca de un agujero negro supermasivo, la tremenda influencia gravitacional de ese titán cósmico genera fuerzas de marea que aplastan la estrella horizontalmente mientras se estira verticalmente.
Este “espaguetificación“El proceso convierte a la desafortunada estrella en un fideos de material estelar que envuelve el agujero negro supermasivo y se alimenta gradualmente. Estos eventos poderosos y violentos se denominan”Eventos de interrupción de marea“o” tdes “.
Los microquasars difieren de los TDE porque las estrellas involucradas no son rápidamente destruidas, con estos agujeros negros más diminutos que prefieren mordisquear a su estrella de víctima. Sin embargo, no es la masa del agujero negro responsable de este sabor de esta comida estelar.
“Un microquasar está en una órbita estable, con el agujero negro solo tomando masa de la estrella a un ritmo muy lento”, dijo Olivera-Nieto. “Eso significa que no está destruyendo la estrella con sus mareas y no lo hará durante su evolución”.
Microquasars como aceleradores de partículas cósmicas
Esta nueva investigación muestra que, a pesar del tamaño diminuto de sus motores de agujeros negros (en comparación con los agujeros negros supermasivos) y su lento enfoque para comer estrellas, los microquasars pueden tener una influencia cósmica impresionante, convirtiéndose en poderosos aceleradores de partículas naturales.
“En el caso de un microquasar, tenemos una estrella siendo tragada lentamente por un agujero negro”, dijo Martí-Evessa. “Como resultado, el agujero negro puede generar poderosos aviones relativistas, que es realmente la característica distintiva de un microquasar”.
Estos salidas se convierten en los aviones astrofísicos más potentes que se encuentran dentro de nuestra galaxia y, por lo tanto, excelentes aceleradores de partículas cósmicas. La pregunta es, cuánto de la Vía Láctea ¿El contenido de rayos cósmicos es aportado por microquasars, especialmente aquellos con motores de agujeros negros de muy baja masa?
Para responder a esta consulta, Olivera-Nieto y Martí-Evessa recurrieron a datos de 16 años recopilados por la NASA. Nave espacial de fermi Uso de su detector de telescopio de área grande (LAT).
Encontraron una señal de rayos gamma asociada con el Microquasar GRS 1915+105, también conocido como “V1487 Aquilae”, algo que fue una gran sorpresa.
La razón de la sorpresa es que GRS 1915+105 es un binario de baja masa que consiste en un agujero negro con 14 masas solares comiendo lentamente una estrella con alrededor de la mitad de la masa del sol.
Esto está en marcado contraste con los microquásares aceleradores de partículas previamente conocidos, que solo alojaban estrellas masivas. Por ejemplo, el microquasar SS 433 alberga un agujero negro que bocan en una estrella que tiene diez veces la masa del sol.
“Algo que hace que este sistema sea especial es en realidad que podría ser bastante común”, dijo Olivera-Nieto. “El número de estrellas en la galaxia cae abruptamente a medida que aumenta su masa: las estrellas de baja masa son mucho más comunes que las estrellas de alta masa. Como consecuencia, lo mismo debe ser cierto para los sistemas de microquasar”.
Eso significa encontrar que incluso un sistema con un agujero negro que devora lentamente una estrella tan pequeña puede acelerar las partículas lo suficiente como para crear fotones de rayos gamma Implica que la contribución de los microquasares en su conjunto al contenido de rayos cósmicos de nuestra galaxia puede ser mayor de lo que los científicos esperaban.
“Se sabe muchos más microquásares donde no hay evidencia de emisión de rayos gamma, lo que no significa evidencia de aceleración de partículas a altas energías”, dijo Olivera-Nieto. “Algunos de estos se deben a que no miramos con telescopios lo suficientemente sensibles, pero otros parecen no ser aceleradores eficientes.
“Nos gustaría entender la diferencia entre estos sistemas, que tiene la pista de comprender cuántos rayos cósmicos se producen en los aviones de microquasares”.
Por lo tanto, con esta nueva evidencia de que los microquásares con estrellas de baja masa también pueden ser aceleradores de partículas y contribuir a los rayos cósmicos que llegan a la Tierra, Martí-Evesa explicó que puede ser el momento de volver a visitar los sistemas de microquasar descubiertos previamente.
“Esperamos que nuestro estudio sea un importante paso adelante para comprender la contribución real de los microquasares a la abundancia de rayos cósmicos en nuestra galaxia”, concluyó Martí-Evesa. “De esta manera, podremos reevaluar a toda la población de microquasares y su verdadera relevancia como productores de rayos cósmicos en nuestra galaxia”.
La investigación del equipo fue Publicado en enero En las cartas de la revista astrofísica.