El IXPE de la NASA resuelve el viejo misterio de los chorros de los agujeros negros

El cúmulo de Perseo es el cúmulo de galaxias más brillante observable en rayos X. La misión IXPE se centró en este cúmulo de galaxias para descubrir de dónde proceden realmente los rayos X del chorro de un agujero negro supermasivo. Es la primera vez que IXPE observa un cúmulo de galaxias. También es la observación más larga de IXPE de un único objetivo desde su lanzamiento.

En el centro del cúmulo de Perseo hay una galaxia activa llamada 3C 84. Esta galaxia es un objetivo habitual para los estudios de rayos X debido a su proximidad y brillo. Esta misión midió la polarización de 3C 84. Las mediciones de la polarización aportan información sobre la orientación y la alineación de los rayos X emitidos.

Los científicos ya creen que los rayos X procedentes de galaxias activas como 3C 84 son el resultado de la dispersión Compton inversa. La dispersión Compton inversa es un proceso en el que los fotones de baja energía se elevan a rangos de energía más altos, como el de los rayos X. Este proceso se produce por dispersión fotón-electrón. Los fotones de baja energía en este caso se denominan fotones semilla. A partir de este estudio, los científicos plantearon dos escenarios para el origen de estos fotones semilla.

El primer escenario es el sincrotrón auto-Compton, en el que los fotones semilla se originan en el mismo chorro que produce la radiación de mayor energía. El otro escenario sugiere que los fotones semilla se originan en la radiación de fondo fuera del chorro. Esto se denomina Compton externo. Los astrónomos analizaron los datos disponibles y llegaron a la conclusión de que el escenario sincrotrón auto-Compton era el caso más probable para 3C 84.

Para obtener estos resultados, los astrónomos combinaron la observación de IXPE con los datos del Observatorio de rayos X Chandra, el Conjunto de Telescopios Espectroscópicos Nucleares (NuSTAR) y el Observatorio Swift de Neil Gehrels. Los resultados del estudio se publicaron en la revista Astrophysical Journal Letters.