A Black Hole X-Ray Binary Rises

Nuevas observaciones han capturado un agujero negro en nuestra galaxia que irrumpe en la escena.

Impresión artística de un binario de rayos X, un sistema binario que consiste en un agujero negro que acumula materia de una estrella donante.
ESA / NASA / Felix Mirabel

Binarios explosivos

Esta representación de un binario de rayos X muestra el disco de acreción que rodea el agujero negro. Según los modelos, las inestabilidades en este disco de acreción pueden hacer que el binario entre en erupción.
NASA / R. Hynes

Algunos de los agujeros negros de masa estelar más fácilmente detectables en nuestra propia galaxia son los de los binarios de rayos X: sistemas estelares binarios que consisten en una estrella en órbita con un objeto compacto como un agujero negro o una estrella de neutrones. En dicho sistema, la masa se desvía de la estrella donante, formando un disco de acreción alrededor del objeto compacto de alimentación. El material acumulador emite en longitudes de onda de rayos X, proporcionando a estos sistemas su emisión de firma.

Los binarios de rayos X vienen en dos tipos principales, dependiendo del tamaño de la estrella donante: baja masa y alta masa. En un binario de rayos X de baja masa (LMXB), la estrella donante generalmente pesa menos de una masa solar. Un tipo de LMXB, conocido como LMXB transitorio / explosivo, tiene una peculiaridad peculiar: aunque a menudo no se detectan en su estado de acreción tenue y silencioso, estas fuentes exhiben explosiones repentinas en las que el brillo del sistema aumenta en varios órdenes de magnitud en menos de un mes.

¿Dónde comienzan estas explosiones? ¿Qué causa la erupción repentina? ¿Qué más podemos aprender sobre estas fuentes extrañas? Aunque los teóricos han construido modelos detallados de LMXB transitorios, necesitamos observaciones que puedan confirmar nuestra comprensión. En particular, la mayoría de las observaciones solo capturan LMXB transitorios después de que hayan pasado a un estado de explosión. Pero un telescopio furtivo ahora ha captado una fuente en el proceso de despertarse.

La posición de ASASSN-18ey en un diagrama de rayos X versus luminosidad óptica, que se muestra con marcadores naranjas y amarillos a medida que evoluciona a través de su explosión, colóquelo dentro de la región dominada por los agujeros negros LMXB (marcadores azules) durante toda la explosión.
Tucker y col. 2018

Descubrimiento repentino

La Encuesta Automatizada All-Sky para SuperNovae (ASAS-SN, pronunciado "asesino") escanea regularmente el cielo buscando fuentes transitorias. En marzo de este año, detectó un nuevo objeto: ASASSN-18ey, un sistema a aproximadamente 10, 000 años luz de distancia que muestra todos los signos de ser un nuevo LMXB de agujero negro.

El descubrimiento inicial de ASASSN-18ey provocó una serie de observaciones de seguimiento por parte de astrónomos de todo el mundo. A partir del 1 de octubre de 2018, el recuento había alcanzado más de 360, 000 observaciones, lo que le dio a ASASSN-18ey el potencial de ser el estallido de LMXB de agujero negro mejor estudiado hasta la fecha.

En una publicación reciente dirigida por Michael Tucker (Instituto de Astronomía, Universidad de Hawai'i), un equipo de científicos detalla lo que sabemos sobre ASASSN-18ey hasta ahora, y lo que puede decirnos sobre cómo se comportan los LMXB.

Confirmación de modelos

Lo que hace que ASASSN-18ey sea único es su descubrimiento en longitudes de onda ópticas antes de los rayos X. Tucker y sus colaboradores usan las diversas observaciones de esta fuente para determinar que hubo un retraso de ~ 7.2 días entre los aumentos de flujo en las curvas de luz óptica y de rayos X.

Las curvas de luz completas de ASASSN-18ey de ASAS-SN, ATLAS y Swift muestran el rápido ascenso de la fuente al estado de explosión. Click para agrandar.
Adaptado de Tucker et al. 2018

Este retraso de una semana en los dos aumentos de flujo se predice mediante modelos teóricos en los que los estallidos de LMXB surgen de una inestabilidad en el disco de acreción que rodea el objeto compacto. Ser capaz de medir este retraso para ASASSN-18ey incluso permitió a Tucker y sus colaboradores determinar con precisión en qué parte del disco surgió la inestabilidad: a un radio de quizás 10, 000 km del agujero negro, lo que también es consistente con los modelos.

Las observaciones adicionales de ASASSN-18ey a medida que continúa evolucionando arrojarán sin duda más luz sobre las transiciones de estado y el comportamiento de los LMXB. Mientras tanto, podemos disfrutar de este astuto vistazo a un nuevo sistema LMXB de agujero negro en ascenso.

Citación

"ASASSN-18ey: El surgimiento de un nuevo binario de rayos X de agujero negro", MA Tucker et al 2018 ApJL 867 L9. doi: 10.3847 / 2041-8213 / aae88a


Esta publicación apareció originalmente en AAS Nova, que presenta aspectos destacados de investigaciones de las revistas de la American Astronomical Society.