Una envoltura de rayos X delata la explosión de una supernova en el microcuásar SS 433 ✛ ✎

Original: "An X-ray Shell Reveals the Supernova Explosion for Galactic Microquasar SS 433"
arXiv:2410.06510 · 2024-10-09 · arXiv non-exclusive · análisis propio · 2 min
Alrededor del agujero negro SS 433 se ha encontrado una envoltura caliente, vestigio de una supernova que explotó hace 20 000 a 30 000 años.

Al norte del microcuásar SS 433, en el rango de rayos X blandos, ha aparecido un arco. Débil, difuso, pero que repite obstinadamente contornos ya conocidos por las observaciones de radio. Los astrónomos estudiaron su espectro y vieron gas calentado a once millones de kelvin. Gas que no podía haber sido calentado ni por los chorros ni por el viento del disco de acreción.

Ese gas es una onda de choque congelada. Una instantánea cósmica del pasado: la envoltura como un momento conservado del nacimiento del agujero negro. Hace veinte o treinta mil años, una estrella masiva explotó como supernova y sus capas externas aún se dispersan por el espacio. En el centro quedó un agujero negro de entre cinco y quince masas solares, que ahora atrae material de la estrella compañera y expulsa estrechos chorros de plasma, esos mismos chorros que hacen que SS 433 parezca un gigantesco sacacorchos cósmico.

La nebulosa W50, dentro de la cual se encuentra SS 433, por su forma recuerda a un manatí, de ahí su apodo de «nebulosa del Manatí».

Antes no estaba claro si un agujero negro en un sistema así nace mediante una explosión o por un colapso silencioso sin destello. Ahora se tiene la respuesta: hubo explosión. Lo indican la temperatura del plasma y la abundancia de silicio, que supera la solar en dos o tres veces. Los escenarios alternativos, calentamiento por chorros o por viento del disco, dan una temperatura y una luminosidad demasiado bajas. Solo queda una opción: remanente de supernova en expansión según el modelo de Sedov-Taylor. La energía de la explosión es de unos $10^{51}$ ergios. Para comparar: esa es la energía que el Sol emite en diez mil millones de años.

Este descubrimiento conecta la evolución del sistema binario con su pasado explosivo. Explica de dónde sale la materia para la acreción supercrítica en los microcuásares jóvenes: parte del material expulsado en la explosión cae de vuelta al agujero negro. Y proporciona el primer punto observacional en el diagrama «energía de explosión-masa del remanente», un punto de importancia crítica para calibrar los modelos de formación de agujeros negros. Ahora, al mirar el arco de rayos X al norte de SS 433, los astrónomos no ven simplemente gas caliente. Ven el momento en que una estrella murió para que naciera un agujero negro.

La nebulosa W50, dentro de la cual se encuentra SS 433, por su forma recuerda a un manatí, de ahí su apodo de «nebulosa del Manatí».

v_s = \sqrt{\frac{16 kT}{3 \mu m_p}}
La velocidad de la onda de choque se calcula a partir de la temperatura del plasma: cuanto más caliente está el gas, más rápido se expande. Para una temperatura de aproximadamente 1 keV, la velocidad es de cientos de kilómetros por segundo.
\dot{M} \approx (5.1 \times 10^{-5} M_{\odot}\,\mathrm{yr}^{-1}) \left(\frac{M_c}{8 M_{\odot}}\right) \left(\frac{M_{\mathrm{acc}}}{1 M_{\odot}}\right) \left(\frac{\alpha}{0.01}\right) \left(\frac{t}{10^4\,\mathrm{yr}}\right)^{-1.35}
Estima cuánta materia cae de vuelta al agujero negro miles de años después de la explosión. Para SS 433, esta tasa es suficiente para mantener la acreción supercrítica.
Científicos
Stephen HawkingJacob BekensteinRoger PenroseFritz ZwickyFred HoyleMargaret Burbidge
Conceptos
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