El telescopio XL-Calibur revela nuevos secretos sobre la materia en los agujeros negros

Un equipo internacional de físicos ha dado un paso crucial en la comprensión de cómo la materia cae en los agujeros negros y cómo este proceso puede producir inmensas cantidades de energía y luz. Esta colaboración, en la que participan investigadores de la Universidad de Washington en St. Louis, ha utilizado el telescopio de rayos X XL-Calibur, un instrumento transportado por globo estratosférico, para observar el famoso sistema Cygnus X-1, uno de los agujeros negros estelares más estudiados de nuestra galaxia y situado a unos 7.000 años luz de la Tierra en la constelación del Cisne.

XL-Calibur: un telescopio de precisión a gran altitud

El XL-Calibur es un telescopio de última generación diseñado específicamente para estudiar la polarización de los rayos X de alta energía procedentes de fuentes cósmicas extremas, como los agujeros negros y las estrellas de neutrones. A diferencia de los telescopios convencionales que operan en tierra o en órbita, el XL-Calibur se lanza a bordo de un globo aerostático hasta la estratosfera, a una altitud de unos 40 kilómetros sobre la superficie terrestre. Este método permite evitar la mayor parte de la atmósfera, que normalmente absorbe los rayos X, y proporciona una plataforma estable y de bajo coste para realizar observaciones de alta sensibilidad.

El corazón tecnológico del XL-Calibur es un detector especializado que mide la dirección de polarización de los rayos X. Analizando la polarización, los científicos pueden reconstruir la geometría y la física de los procesos extremos que ocurren en las inmediaciones de los agujeros negros, donde la materia alcanza velocidades cercanas a la luz y la gravedad distorsiona el espacio-tiempo.

Cygnus X-1: un laboratorio natural para la física extrema

Cygnus X-1 es uno de los sistemas de agujero negro más emblemáticos y fue el primero en ser aceptado de manera generalizada como tal en la comunidad científica. Descubierto en 1964 gracias a observaciones de rayos X, Cygnus X-1 es un sistema binario en el que una estrella supergigante azul transfiere materia a un agujero negro de unas 21 masas solares. El material arrancado de la estrella forma un disco de acreción alrededor del agujero negro. Al caer hacia el horizonte de sucesos, esta materia se calienta a temperaturas extremas y emite radiación, sobre todo en rayos X.

Hasta ahora, aunque se sabía que el proceso de acreción era responsable de la emisión de potentes chorros y de la radiación energética, los detalles de cómo la materia se comporta justo antes de ser absorbida por el agujero negro seguían siendo un misterio. La observación detallada de la polarización de los rayos X permite a los investigadores distinguir entre los diferentes modelos teóricos que describen la estructura y dinámica del disco de acreción, así como la presencia de campos magnéticos intensos.

Resultados y relevancia para la astrofísica moderna

Las nuevas mediciones obtenidas con XL-Calibur aportan datos inéditos sobre la orientación y la intensidad de los campos magnéticos en el entorno inmediato del agujero negro, así como sobre la distribución de la materia en el disco de acreción. Estos datos son fundamentales para entender no solo la física de los agujeros negros estelares como Cygnus X-1, sino también de los agujeros negros supermasivos que habitan en el centro de las galaxias.

Además, este avance tiene implicaciones directas para la interpretación de señales observadas por telescopios espaciales como el IXPE (Imaging X-ray Polarimetry Explorer) de la NASA, lanzado recientemente con la misión de estudiar la polarización de rayos X en una amplia gama de fuentes cósmicas. El éxito del XL-Calibur demuestra el valor de las plataformas estratosféricas como complemento a los grandes observatorios espaciales.

Una nueva era para la astronomía de rayos X

El uso de globos estratosféricos para transportar telescopios de alta precisión representa una tendencia creciente en el campo de la astrofísica experimental. Frente a los elevados costes y complejidades de poner instrumentos en órbita, los globos permiten realizar experimentos de vanguardia de manera más ágil y flexible, abriendo la puerta a observaciones que hasta hace poco solo estaban al alcance de las misiones espaciales más ambiciosas.

Esta investigación, con su combinación de innovación tecnológica y cooperación internacional, marca un hito en el estudio de los procesos extremos del universo. Los resultados obtenidos no solo arrojan luz sobre uno de los enigmas más fascinantes de la física moderna, sino que también sientan las bases para futuras misiones tanto en la Tierra como en el espacio, impulsando el conocimiento sobre la naturaleza fundamental de los agujeros negros y el destino último de la materia en el cosmos.

(Fuente: SpaceDaily)