La verdad sobre el misterioso brillo de Cygnus X-3

Un estudio reciente ha revelado nuevos datos sobre el enigmático sistema binario Cygnus X-3, ubicado a unos 24.000 años luz de distancia.

La historia de Cygnus X-3 comienza en 1966, cuando el cohete sonda Aerobee (un dispositivo sin guía que se empleaba para estudiar la atmósfera y la radiación cósmica) lo identificó por primera vez como una potente fuente de rayos X. Sin embargo, no fue hasta principios de la década de 1970 cuando los astrónomos comenzaron a comprender su verdadera naturaleza. La emisión de radio duraba unos días, antes de apagarse y volver a encenderse más tarde. ¿Qué era? Lo que estaba claro es que mostraba intensas y variables emisiones de rayos X mediante potentes chorros que irradiaban a casi la velocidad de la luz y eran extremadamente brillantes. Pero pasó a ser un gran enigma astronómico difícil de estudiar al estar bloqueado por una capa espesa de polvo en el plano de nuestra galaxia.

¿De qué se trata? Los astrónomos tienen la respuesta

Las binarias de rayos X son sistemas intrigantes que consisten en dos cuerpos celestes: una estrella normal y un objeto compacto y muerto, como un agujero negro o una estrella de neutrones que chupa material de su compañera estelar. Y, a medida que el material robado gira en espiral hacia adentro, se calienta debido a la fricción y la compresión gravitacional, calentándose tanto que emite rayos X. Y resulta que entre los primeros sistemas binarios de rayos X descubiertos en el cosmos se encuentra el sistema Cygnus X-3. Uno de los aspectos más intrigantes de Cygnus X-3 es su corto período orbital de sólo 4,8 horas.

Ahora, en un trabajo publicado en la revista Nature Astronomy, los astrónomos publican un descubrimiento revolucionario en la búsqueda de comprender la naturaleza enigmática de este sistema que ha desconcertado a los científicos durante años.

«Hasta ahora se han identificado unos cientos de fuentes de este tipo en nuestra Vía Láctea. Cuando se trata de los fenómenos más poderosos del Universo, la liberación de energía gravitacional en sistemas binarios de rayos X se destaca como un proceso altamente eficiente», explican los astrónomos.

La potencia de IXPE

Para llegar a su conclusión, el equipo internacional de expertos utilizó la nave espacial Imaging X-ray Polarimetry Explorer (IXPE) de la NASA y, gracias al uso de la visión polarizada de rayos X han obtenido información sobre la configuración de la materia que rodea al objeto compacto en la proximidad más cercana a la del agujero negro. El objeto compacto de este sistema es una estrella de neutrones o, más probablemente, un agujero negro con una masa aproximadamente cinco veces mayor que la masa de nuestro sol, apuntan los investigadores.

«Hemos descubierto que el objeto compacto está rodeado por una envoltura de materia densa y opaca. La luz que observamos es un reflejo de las paredes internas del embudo formado por el gas circundante, que se asemeja a una taza con un interior de espejo», explica Alexandra Veledina, investigadora de la Universidad de Turku en Finlandia y autora principal del estudio.

Gracias a este hallazgo, se ha identificado a Cygnus X-3 como miembro de la clase de fuentes de rayos X ultraluminosas (ULX), conocidas por consumir materia a un ritmo brutal. La fagocitación de materia se produce a una velocidad tan alta que no cabe en el horizonte de sucesos y acaba siendo expulsada del sistema.

“Los ULX suelen aparecer como puntos brillantes en imágenes de galaxias lejanas. Sus emisiones son amplificadas por el embudo que rodea al objeto compacto, que actúa como un megáfono”, aclara Juri Poutanen, coautor de la investigación. «Sin embargo, debido a las grandes distancias a estas fuentes… parecen relativamente débiles para los telescopios de rayos X».

Resulta que IXPE pudo ver que cuando Cygnus X-3 está en su fase ULX, cuando la cantidad de material que cae es muy grande, el grado de polarización alcanza el 24,9%, pero cuando el sistema está menos activo, la polarización cae al 10,4%, de ahí que las explosiones de Cygnus X-3 sean intermitentes, gracias a la órbita elíptica de la estrella Wolf-Rayet alrededor del objeto compacto.

«Este importante hallazgo marca un nuevo capítulo en la investigación de esta extraordinaria fuente cósmica, y ofrece una oportunidad para una exploración en profundidad del consumo extremo de materia», dicen los expertos.

Lo que viene ahora son nuevas observaciones para investigar este intrigante fenómeno que ejemplifica el poder transformador de la astronomía de rayos X.

Referencias: