Vientos del disco de acreción de agujeros negros durante el estado “hard”

Visibilidad del viento frío en función de la luminosidad y el color de los rayos X. Diagrama intensidad-dureza espectral de MAXI J1820+070 utilizando flujos de rayos X (promedios de 1 día) del instrumento MAXI (puntos negros).

Vientos formados en el disco de acreción han sido observados en el entorno de agujeros negros de un amplio rango de masas. En los agujeros negros de masa estelar se ha establecido recientemente que los vientos detectados en rayos X son una propiedad fundamental de sus fases más radiativamente eficientes, los llamados estados “soft” (suave), produciendo un impacto muy significativo en todo el proceso de acreción. Sin embargo, estos vientos calientes y poderosos apenas se observan durante los estados “hard” (fuerte), a más baja luminosidad, un régimen en el que se encuentran la mayoría de los agujeros negros del Universo y donde la mayor parte de la energía es emitida en forma de “jets” (eyecciones). La desaparición del viento es un tema actual de debate y se ha sugerido que podría estar relacionada con diferentes procesos físicos, como los detalles del mecanismo por el cual el viento es lanzado, diversas inestabilidades o sobre-ionización del material eyectado, que se volvería invisible. Los vientos fríos, por otro lado, se han detectado a través de observaciones en el rango visible durante erupciones muy luminosas y violentas (poco comunes), produciendo también un impacto dramático en el proceso de acreción. En este trabajo presentamos espectroscopia óptica del agujero negro transitorio MAXI J1820 + 070, cuya relativa cercanía y ubicación en una zona del cielo con poca absorción interestelar permitió un estudio con un detalle sin precedentes. Las observaciones cubrieron toda la erupción del agujero negro, que alternó entre los estados “hard” y “soft” siguiendo el patrón estándar. En este estudio descubrimos la presencia de vientos durante el estado “hard”, mientras que estos no se observan durante el estado “soft”, que duró varios meses. Además, encontramos que las propiedades cinéticas de estos vientos fríos son similares a las observadas típicamente en los vientos de rayos X (estado “soft”), pero su visibilidad está determinada por el estado de ionización de las zonas externas del disco de acreción. Este resultado modifica el paradigma de acreción/eyección en agujeros negros, sugiriendo de manera importante que los vientos no son una propiedad exclusiva de los estados más brillantes, sino un mecanismo continuo de pérdida de masa y momento angular que impacta en el proceso de acreción de material por parte del agujero negro a lo largo de un amplio rango de luminosidad.