El agujero negro Cygnus X-1, breve historia sobre su descubrimiento

Cuando los científicos determinaron que a partir de una determinada masa crítica algunas estrellas acabarían convirtiéndose en agujeros negros debido al colapso gravitatorio, uno de los problemas que se plantearon fue cómo detectarlos.

Detectar un agujero negro en el cielo no era una tarea fácil, ya que ni siquiera la luz puede escapar de su intenso campo gravitatorio. Fue en 1964, cuando los físicos rusos Yákov Zeldóvich e Ígor Nóvikov se dieron cuenta de que una estrella que estuviera lo suficientemente próxima a un agujero negro, se vería influenciada por la gravedad de este e iría formando un disco de acreción a su alrededor. Este gas alcanzaría millones de grados de temperatura, emitiendo una gran cantidad de radiación en forma de rayos X.

En la década de 1960, la astronomía de rayos X estaba en sus albores, y fue gracias al trabajo realizado por el italiano Riccardo Giacconi, cuando aprovechando los intereses estadounidenses de detectar las pruebas nucleares de la URSS, realizó avances considerables en esta disciplina. Giacconi de 28 años de edad, llegó becado a Estados Unidos y aprovechando la coyuntura de la necesidad militar de Estados Unidos, mejoró considerablemente los medios existentes para la detección de fuentes de emisión de rayos X.

No transcurrió mucho tiempo, hasta que los detectores fueron utilizados en cohetes lanzados al espacio. Así, con la idea de detectar rayos X en la Luna, en 1962 Giacconi y sus colaboradores montaron tres contadores Geiger en un cohete Aerobee que fue lanzado al espacio. El vuelo fue breve y los detectores registraron información durante apenas seis minutos, por lo que no se detectaron rayos X lunares. No obstante, los análisis de los datos registrados detectaron una fuente de radiación de rayos X muy intensa procedente de la constelación de Scorpio, a la que se le denominó Sco X-1. Este inusitado descubrimiento, generó un interés muy grande por escudriñar los cielos en busca de fuentes emisoras de rayos X.

Sería ya a partir de 1970, cuando con la puesta en órbita de satélites artificiales detectores de rayos X, se detectarían numerosas fuentes emisoras de rayos X. Los estudios posteriores de estas fuentes, determinaron que la gran mayoría de estas eran estrellas de neutrones en sistemas binarios, que liberaban una gran cantidad de energía en forma de rayos X cuando la densa estrella de neutrones atraía hacia sí, parte del gas incandescente de su acompañante estelar. Estos descubrimientos hicieron ganar confianza a los astrónomos en la posibilidad de detectar los escurridizos agujeros negros.

Previamente, en 1964 se había descubierto una fuente de rayos X atípica en la constelación del Cisne, a la que se denominaría Cignus X-1. Este comportamiento atípico sería posteriormente confirmado  en 1971 por el primer satélite de rayos X Uhuru, que determinaría que los pulsos emitidos por Cygnus X-1 no eran completamente regulares como con las estrellas de neutrones o púlsares, sino que de manera esporádica sufría variaciones.

 

Constelación del Cisne y localización de Cygnus X-1.

 

En la reunión de Marzo de ese mismo año de la American Astronomical Society en Baton Rouge Loussiana, Giacconi sugeriría que Cygnus X-1, podría ser un agujero negro. En un principio esta afirmación era arriesgada, puesto que no había pruebas evidentes de que verdaderamente esto fuera cierto. Con el paso del tiempo y los avances de la instrumentación utilizada para la astronomía de rayos X, se ha podido confirmar casi al cien por cien que Cygnus X-1 es un agujero negro.

La poderosa fuente de rayos X proviene de un sistema binario compuesto por una estrella gigante azul denominada HDE 226868 y una compañera invisible cuya masa se estima en unas 14,8 veces la masa del Sol y con un tamaño demasiado pequeño como para tratarse de una estrella normal. La distancia a la que se encuentra HDE 226868 con respecto al agujero negro Cygnus X-1 es de aproximadamente 0,2 UA o lo que es lo mismo, el 20 % de la distancia entre la Tierra y el Sol. El sistema está formado por un disco de acreción de gas y polvo procedente de HDE 226868 y que debido a la proximidad y al fuerte campo gravitatorio, va alimentando a Cygnus X-1.

 

Ilustración artística del agujero negro Cygnus X-1 y el disco de acreción creado por el gas y polvo robado de su acompañante la estrella  HDE 226868. Fuente: NASA/CXC/M.Weiss.

 

Localización de la estrella gigante azul HDE 226868 en la constelación del Cisne, en cuyas proximidades se encuentra el agujero negro Cygnus X-1. Fuente: One-minute Astronomer.

 

Fotografía de la región del cielo en la constelación del Cisne en la que se encuentra Cygnus X-1. Fuente: Digitized Sky Survey.

 

Bibliografía:

Agujeros Negros. Cómo una idea abandonada por Newton, odiada por Einstein y retomada por Hawking vuelve a enamorarnos. Editorial Ariel 2016. Autora Marcia Bartusiak.

Wikipedia: Cygnus X-1.

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