“El instrumento Resolve de XRISM capturó una imagen detallada espectro del área alrededor del agujero negro”, dijo Brian Williams, científico del proyecto de la NASA para la misión en la sede de la agencia. Centro de vuelos espaciales Goddard en Greenbelt, Maryland. «Los picos y caídas son como huellas dactilares químicas que pueden decirnos qué elementos están presentes y revelar pistas sobre el destino de la materia a medida que se acerca al agujero negro».
NGC 4151 es una galaxia espiral a unos 43 millones de años luz de distancia en la constelación norteña de Canes Venatici. El agujero negro supermasivo en su centro tiene más de 20 millones de veces la masa del Sol.
La galaxia también es activo, lo que significa que su centro es inusualmente brillante y variable. El gas y el polvo que giran hacia el agujero negro forman un disco de acreción a su alrededor y se calientan mediante fuerzas gravitacionales y de fricción, creando variabilidad. Parte de la materia al borde del agujero negro forma chorros gemelos de partículas que salen disparados de cada lado del disco a casi la velocidad de la luz. Una nube de material hinchada en forma de rosquilla llamada toro rodea el disco de acreción.
De hecho, NGC 4151 es una de las galaxias activas más cercanas conocidas. Otras misiones, incluida la de la NASA Observatorio de rayos X Chandra y telescopio espacial Hubblelo han estudiado para aprender más sobre la interacción entre los agujeros negros y su entorno, lo que puede indicar a los científicos cómo crecen los agujeros negros supermasivos en los centros galácticos a lo largo del tiempo cósmico.
La galaxia es inusualmente brillante en rayos X, lo que la convirtió en un objetivo temprano ideal para XRISM.
El espectro de Resolve de NGC 4151 revela un pico agudo en energías de poco menos de 6,5 keV (kiloelectrones voltios), una línea de emisión de hierro. Los astrónomos creen que gran parte del poder de las galaxias activas proviene de los rayos X que se originan en regiones calientes y en llamas cercanas al agujero negro. Los rayos X que rebotan en el gas más frío del disco hacen que el hierro presente fluorescencia, produciendo un pico de rayos X específico. Esto permite a los astrónomos obtener una mejor imagen tanto del disco como de las regiones en erupción mucho más cercanas al agujero negro.
El espectro también muestra varias caídas alrededor de 7 keV. El hierro situado en el toro también provocó estas caídas, aunque más por absorción de rayos X que por emisión, porque el material allí es mucho más frío que en el disco. Toda esta radiación es unas 2.500 veces más energética que la luz que podemos ver con nuestros ojos.
El hierro es solo un elemento XRISM puede detectar. El telescopio también puede detectar azufre, calcio, argón y otros, según la fuente. Cada uno les dice a los astrofísicos algo diferente sobre los fenómenos cósmicos esparcidos por el cielo de rayos X.
XRISM es una misión colaborativa entre JAXA y NASA, con participación de la ESA. La contribución de la NASA incluye la participación científica de la CSA (Agencia Espacial Canadiense).
