El comportamiento del agujero negro IGR J17091-3624 ha puesto en jaque las teorías vigentes sobre la emisión de rayos X desde las llamadas coronas, regiones de plasma ultracaliente que rodean estos objetos extremos. Gracias al satélite IXPE, la NASA ha detectado una polarización del 9,1 % en la luz de rayos X de este sistema binario, un valor muy por encima de lo que predicen los modelos. El hallazgo, publicado en Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, abre nuevas preguntas sobre la física de estos entornos y sobre cómo se genera la radiación más energética del universo.
Una medición sin precedentes
El IXPE (Explorador de Polarimetría de Rayos X por Imágenes), un observatorio espacial de la NASA en colaboración con la Agencia Espacial Italiana, ha sido diseñado para estudiar la polarización de los rayos X, es decir, la dirección en la que vibra su campo eléctrico. Este parámetro aporta información clave sobre la geometría y los procesos físicos en torno a los agujeros negros.
En abril de 2025, el instrumento apuntó al sistema IGR J17091-3624, ubicado a unos 28.000 años luz de la Tierra, y descubrió un grado de polarización del 9,1 %. "El agujero negro IGR J17091-3624 es una fuente extraordinaria que se atenúa y se ilumina con la intensidad de un latido, y el IXPE de la NASA nos permitió medir esta fuente única de una forma completamente nueva", declaró Melissa Ewing, investigadora de la Universidad de Newcastle y autora principal del estudio.
El problema del ángulo de visión
En este tipo de sistemas, el agujero negro atrae materia de una estrella compañera cercana. Esta materia forma un disco de acreción, donde se calienta y acelera, y en su región interior se encuentra la corona: un plasma denso y caliente que puede alcanzar los 1.000 millones de grados Celsius, responsable de emitir intensos rayos X.
Normalmente, una alta polarización como la observada solo aparece cuando se observa la corona desde un ángulo muy de canto, una geometría muy específica. Pero en este caso, los investigadores no pueden confirmar esa orientación. "La corona tendría que tener una forma perfecta y observarse desde el ángulo justo para lograr dicha medición", explicó Giorgio Matt, profesor de la Universidad Roma Tre y coautor del estudio. "El patrón de atenuación aún no ha sido explicado por los científicos y podría ser la clave para comprender esta categoría de agujeros negros", añadió.
Los cambios de brillo detectados por IXPE sugieren que el borde del disco de acreción apunta hacia la Tierra, pero la estrella compañera es demasiado tenue para confirmar con precisión la inclinación del sistema.
Dos modelos físicos para explicar lo inexplicable
Ante esta anomalía, los astrónomos han propuesto dos posibles explicaciones para el alto grado de polarización:
Un viento de materia: el primero contempla que el disco de acreción lance un flujo de materia fuera del sistema, fenómeno raro pero documentado. Si los rayos X emitidos por la corona atraviesan este viento, se dispersan (efecto Compton), y podrían generar la polarización medida.
"Estos vientos son una de las piezas clave que faltan para comprender el crecimiento de todos los tipos de agujeros negros", señaló Maxime Parra, de la Universidad de Ehime (Japón), responsable de la observación.
Un chorro de plasma relativista: el segundo modelo considera que el plasma de la corona se esté desplazando hacia afuera a velocidades de hasta el 20 % de la velocidad de la luz (unos 200 millones de km/h). Este flujo rápido, combinado con efectos relativistas, también podría amplificar la polarización observada.
Ambos modelos fueron capaces de reproducir el resultado experimental mediante simulaciones, sin necesidad de asumir un ángulo extremo de observación.
Un reto para la física extrema
El hallazgo representa un desafío para los modelos actuales de acreción y emisión de rayos X en agujeros negros. En palabras de los autores:
"The dimming pattern has yet to be explained by scientists and could hold the keys to understanding this category of black holes".
El IXPE, lanzado en 2021, forma parte de una generación de observatorios diseñados para estudiar fenómenos de alta energía en el universo. Su capacidad para medir la polarización abre una vía para explorar propiedades físicas que no pueden replicarse en la Tierra, y que pueden ser clave para entender la física cuántica en entornos extremos.
El equipo científico continuará probando modelos y realizando observaciones para refinar las predicciones teóricas y estudiar la estructura de estas coronas invisibles.