Tormenta de rayos X alrededor del agujero negro exprés
El telescopio de rayos X XRISM observó durante 170 000 segundos el núcleo de la galaxia Cygnus A, una de las fuentes de radio más potentes del cielo. En su centro se esconde un agujero negro supermasivo que engulle materia y la calienta hasta hacerla brillar en rayos X. El instrumento captó la luz de átomos de hierro que habían perdido electrones. Esta línea, a una energía de 6,4 keV, actúa como un faro: por su ensanchamiento se puede deducir a qué velocidad gira el gas.
En lugar de un faro, el telescopio vio dos. El primero, ancho, está desdibujado por un movimiento de 3400 km/s, como un coche que pasa a toda velocidad por una rotonda y el sonido de su motor cambia de tono. Ese gas gira a solo 0,1–0,17 pársecs del agujero (800–1400 radios gravitacionales, donde la gravedad ya impone sus leyes). El segundo faro, estrecho, tiembla a una velocidad de 440 km/s, como un coche en el carril exterior de la rotonda, a 6–10 pársecs. Allí probablemente se encuentra el toro de polvo: un anillo grueso de gas y polvo que rodea al agujero.
Los científicos notaron algo extraño: el borde de absorción del hierro está desplazado hacia el rojo en comparación con las líneas de emisión. Esto significa que el material a lo largo de la línea de visión se mueve hacia nosotros a 470 km/s. Podría ser un viento de gas que cae o una diferencia de movimiento entre la parte cercana y la lejana del toro en rotación. Una tercera señal, apenas perceptible, de iones de hierro sin movimiento apreciable (velocidad inferior a 80 km/s) proviene ya sea del borde exterior del toro o de la región de líneas estrechas, otra nube de gas más alejada del centro.
Así, el espectrógrafo de rayos X, con una claridad sin precedentes, ha trazado un mapa de los alrededores del agujero negro, donde la materia se enrolla en espiral antes de su último salto hacia lo desconocido.
Resumen original
tal como lo escribieron los autores, en inglés arXiv:2605.16766
We detail the spectral analysis of a 170 ks XRISM Resolve observation of the core of Cygnus A. The high spectral resolution of Resolve have enabled us to probe the inner accretion region of Cygnus A by analyzing the 6.4 keV Fe K$$\alpha$$ line complex. We find that it consists of two Keplerian broadened components. (1) A broad component with a velocity dispersion of $$3400^{+800}_{-600}$$ km s$$^{-1}$$ and (2) a narrow component of $$440^{+60}_{-50}$$ km s$$^{-1}$$. For an inclination of $$50^{\circ}-85^{\circ}$$, constrained by VLBI, we find that the broad component arises from a distance of $$\sim 0.1-0.17$$ pc ($$800-1400$$ gravitational radii) and the narrow component from $$\sim 6-10$$ pc ($$50,000-80,000$$ gravitational radii) from the central black hole depending on the inclination angle. Our result suggests that the origin of the broad component is consistent with the broad line region and the narrow component from the torus of Cygnus A. We also find a potential emission line possibly from intermediate ionized Fe XVII with a very low dispersion ($$<80$$ km s$$^{-1}$$) that originates from either the outer edge of the torus or the narrow line region. Finally, we find that the Fe K edge is redshifted compared to the Fe K$$\alpha$$ line components, suggesting a line of sight bulk velocity of $$470 \pm 100$$ km s$$^{-1}$$. Such a shift may be due to an inflowing wind or relative motion between the two components originating from the near and far side of an inflowing torus, respectively.
Si nuestro planeta se moviera a 3400 km/s, daría la vuelta a la Tierra en 12 segundos.
En la novela «Tau Zero» de Poul Anderson, una nave espacial acelera tanto que el universo exterior se vuelve azul y rojo por el desplazamiento Doppler, un efecto similar al que usan los astrónomos para medir las velocidades del gas alrededor de los agujeros negros.