Microquasares en nuestra galaxia

Los microquasares son llamados así por su parecido morfológico y fenomenológico con los quasares, pero a escala menor. 

Para tener una idea de qué es un quasar, este tipo de objeto encontrado fuera de nuestra galaxia, podemos enlistar sus elementos básicos: un agujero negro supermasivo (de varios millones de masas solares) en rotación, un gran disco de acreción (unos 10^9 km, mil millones de kilómetros de radio) desde donde el agujero negro supermasivo traga materia, un medio que generalmente es una galaxia entera, y la emisión de un par de jets relativistas, es decir, que se mueven a una velocidad muy muy alta; los elementos que definen un microquasar: un agujero negro giratorio de unas pocas masas solares, un disco de acreción de unos 10^3 km, mil kilómetros, una estrella acompañante de la cual acreta materia, y la emisión de un par de jets relativistas (la presencia de jets relativistas, superlumínicos desde nuestro marco referencia, en ambos casos, es lo que refuerza y da soporte a la analogía entre quasares y estos objetos denominados microquasares).

Pero los microquasares, que pueden encontrarse dentro de nuestra propia galaxia, son compactos, respecto a los quasares, en otro sentido: la gran ventaja de estudiar los microquasares es que las escalas temporales de los fenómenos asociados con su variabilidad y la escala de emisión de energía pueden apreciarse en tiempos de minutos o días en vez de miles o millones de años, como pasa con los quasares, a la vez que permite aprender más de estos últimos. De allí la importancia de observar las variaciones en la emisión de rayos X de un microquasar, es como ver un quasar en miniatura y a tiempo acelerado.

Los jets emitidos viajan en direcciones contrarias, alejándose de la fuente y expandiéndose al mismo tiempo, a velocidades relativistas; por lo general uno se mueve hacia nuestro plano de visión, hacia la dirección del observador, ése parece ser más brillante; el otro, el que se mueve en la dirección contraria, alejándose del observador, resulta ser menos visible y parece moverse a una menor velocidad.

 Estas asimetrías son explicadas en términos de aberración de eyecciones antiparalelas de pares de nubes de plasma relativistas, expulsadas en cierto ángulo con respecto a la línea de observación. 

Esto último puede sonar muy complicado, pero básicamente se refiere a un efecto relativista simple, al que aplicamos algo de trigonometría (recordemos el trabajo de Einstein sobre los cuerpos que se mueven a una velocidad cercana a la de la luz).

Uno de los puntos básicos a estudiar sobre los quasares es cómo los jets relativistas son generados. Se sabe que la emisión de un par de jets relativistas colimados, es decir, no dispersos sino en forma de haz, va precedida de una actividad inusual en la emisión de rayos X; sin embargo, una inusual actividad en este espectro no significa la emisión de un par de jets colimados o, en general, eventos de eyección.

El plasma magnetizado, ya sea a los alrededores de un agujero negro asociado a un quasar o un microquasar, debe de jugar un papel importante en que los jets alcancen velocidades relativistas, aunado a la energía de rotación del agujero negro, de acuerdo a su spin (su giro), pues hay razones para pensar que la eyección relativista de jets tendrá lugar preferentemente cuando el spin del agujero negro esté cercano a su valor máximo.

A veces son observadas oscilaciones cuasiperiódicas de cierta frecuencia en las emisiones de rayos X. Estas oscilaciones, se cree, están relacionadas con propiedades como la masa del agujero negro y su spin, o a la última órbita circular alrededor del agujero negro. Estudiar los microquasares que presenten estas frecuencias características puede ser importante para estimar el spin de un agujero negro.

La actividad de un microquasar puede derivarse a partir de la información que aportan tres principales fuentes de observación: la variación de la intensidad de la emisión en el espectro infrarrojo, en rayos X y en radio.

Los jets son expulsados como pequeñas nubes. 

Mientras las nubes eyectadas (algunas con velocidades de hasta 0.997c, donde c es la velocidad de la luz) se expanden, se vuelven transparentes a las ondas radio (esto quiere decir que las ondas no son absorbidas y pueden ser emitidas), por lo que su señal observada aumentará en este intervalo de frecuencias después de la eyección.

Las variaciones de gran amplitud en el flujo de rayos X en tiempos que van desde segundos a minutos y, particularmente, las caídas abruptas de la emisión pueden ser explicadas por la presencia de un agujero negro central. 

Cuando esto se observa, significa que el tiempo en el que la energía es transferida desde los iones del plasma hacia los electrones libres es más largo que el tiempo en el que el plasma cae al objeto compacto (trátese de un agujero negro, estrella de neutrones, etc.).

 Esto significa que hay una cierta cantidad de energía que es acumulada, no radiada, en el gas, como energía térmica.

Si el objeto compacto es un agujero negro, la energía térmica acumulada en el gas desaparece al cruzar el horizonte de sucesos; si se trata de una estrella de neutrones, esta energía es liberada como radiación al chocar con la superficie, más dura que la roca, de la estrella de neutrones, calentándola, por lo que la estrella se mantendrá caliente por las colisiones y su tiempo de enfriamiento será relativamente largo. 

En ambos casos también hay una variación en la radiación X observada.

Esta información, que nos llega a partir de las observaciones en rayos X, infrarrojos y radio, nos muestra que la eyección de nubes de plasma relativistas ocurre cuando la materia del disco de acreción interna cruza y desaparece en el horizonte de sucesos del agujero negro.

Entonces, el estudio, relativamente accesible, de los microquasares, puede dar mucha información acerca de otros fenómenos en los que la acreción de materia por parte de un agujero negro y la eyección de jets relativistas sean los puntos principales, como ocurre con los quasares, objetos para los que una o varias vidas humanas no bastarían para estudiarlos, a diferencia de los más accesibles microquasares.