Discovery of Unusual Jet Orientation Variations in the Microquasar GRS 1915+105

Resumen Técnico: Descubrimiento de Variaciones Inusuales en la Orientación del Jet en la Microcuásar GRS 1915+105

Planteamiento del Problema
GRS 1915+105, una microcuásar prototípica en la Vía Láctea, ha exhibido históricamente una orientación estable del jet de radio a lo largo de la dirección sureste–noroeste con un ángulo de posición (PA) medio de $147^\circ \pm 8^\circ$. Sin embargo, la fuente entró en un estado peculiar de oscurecimiento de rayos X persistente en 2018, caracterizado por flujos de rayos X bajos pero llamaradas de radio episódicas. La literatura reciente sugiere que este oscurecimiento puede ser el resultado de un disco de acreción interno deformado y en precesión. Aunque estudios previos notaron cambios en los parámetros del jet en 2023, la evolución a corto plazo de la orientación del jet en escalas de tiempo de días durante esta fase oscurecida permanecía insuficientemente restringida. Este trabajo aborda la necesidad de un monitoreo de alta resolución para caracterizar el comportamiento del jet durante el actual periodo de llamaradas activas en principios de 2025.

Metodología
El estudio utilizó la Red de VLBI del Este de Asia (EAVN) para realizar observaciones de tres épocas de GRS 1915+105 a 6.7 GHz entre el 18 de enero y el 24 de febrero de 2025. Estas observaciones fueron activadas por llamaradas de radio gigantes detectadas por el programa de monitoreo RATAN-600.

• Observaciones: Los datos fueron registrados en polarización circular izquierda con un ancho de banda de 256 MHz. Las observaciones emplearon un cambio rápido (fast switching) entre el objetivo y el calibrador de fase ICRF J192540.8+122738 (J1925+1227) con un ciclo de $\sim$3 minutos.
• Reducción de Datos: La correlación se realizó en el Centro de Correlación Corea-Japón (KJCC). Se aplicaron procedimientos estándar de calibración de VLBI utilizando AIPS, incluyendo calibración de amplitud a priori, calibración de banda (bandpass) y referencia de fase. Notablemente, debido a una falla del sistema en el KJCC que impidió la entrega de la tabla de recalculación estándar, se utilizó un código alternativo desarrollado por N. Sakai para generar modelos geodinámicos y correcciones de retardo.
• Imagen y Modelado: Se generaron imágenes con referencia de fase en DIFMAP. La estructura del jet fue modelada mediante el ajuste de componentes gaussianos circulares a los datos de visibilidad utilizando la tarea MODELFIT. La orientación del jet (PA) se derivó calculando la línea recta de mejor ajuste a través de las posiciones relativas de los componentes del jet y el núcleo, utilizando regresión lineal ponderada por error.

Contribuciones Clave y Resultados

1. Descubrimiento de Variaciones Extremas en la Orientación del Jet: Las observaciones revelaron un cambio dramático en el ángulo de posición del jet en una escala de tiempo de 37 días.

   • Época A (18 de enero): El jet exhibió el PA más pequeño jamás medido para GRS 1915+105, en $118^\circ \pm 7^\circ$.
   • Época B (25 de enero): El PA aumentó a $131^\circ \pm 6^\circ$.
   • Época F (24 de febrero): El PA aumentó aún más hasta $152^\circ \pm 2^\circ$, consistente con la media histórica.
   • Esto representa una variación de $34^\circ$ en 37 días, desviándose significativamente de la media histórica de $147^\circ \pm 8^\circ$.

2. Contexto de Evolución a Largo Plazo: Al compilar datos de la literatura de 1994 a 2025, los autores demuestran que la orientación del jet se mantuvo relativamente estable hasta 2015. Sin embargo, desde 2023, el jet ha exhibido variaciones significativas, que van desde $118^\circ$ hasta $188^\circ$. Las observaciones de 2025 capturan el límite inferior extremo de este nuevo régimen de variabilidad.

3. Morfología Peculiar en la Época F: La imagen de la Época F reveló una estructura inusual donde el componente brillante del jet que se aproxima (F1) mostró una extensión hacia el noreste respecto a su pico de intensidad.

   • Verificación: Pruebas extensas confirmaron que esta característica es real y no un artefacto de imagen, incluyendo la autocalibración con intervalos de solución reducidos, la división de los datos en mitades temporales y la eliminación secuencial de antenas.
   • Relación de Flujo: La relación de densidad de flujo jet-contrajet ( $R_S$ ) en la Época F se calculó en $12.3 \pm 3.4$, significativamente mayor que los valores observados en épocas previas ($<10$) y sugiere eyecciones altamente asimétricas.
   • Interpretación: Los autores sugieren que esta morfología indica una propagación lateral del blob del jet que se aproxima, un fenómeno no reportado previamente en esta fuente.

Significancia y Reivindicaciones
El artículo sostiene que las variaciones observadas de escala grande y rápida en la orientación del jet, ocurridas durante el estado de oscurecimiento de rayos X persistente de la fuente, proporcionan evidencia sólida de un disco de acreción interno dinámico.

• Hipótesis de Precesión: Trazando paralelismos con la binaria de agujero negro V404 Cygni, los autores proponen que los cambios en la orientación del jet surgen de la precesión de un disco de acreción delgado (slim disk) deformado. Esta precesión es probablemente impulsada por un desalineamiento de espín-órbita.
• Consistencia con Datos de Rayos X: Esta interpretación se alinea con estudios espectroscópicos de rayos X recientes (por ejemplo, J. M. Miller et al. 2025) que sugieren que un disco interno deformado y en precesión es responsable del oscurecimiento de rayos X y las líneas de emisión observadas.
• Eyección Inusual: La detección de propagación lateral en el componente del jet que se aproxima sugiere una hidrodinámica compleja en el proceso de eyección, potencialmente vinculada al mismo mecanismo de disco en precesión.

Los autores concluyen que, si bien la orientación del jet se ha estabilizado históricamente, la época actual (post-2023) representa una fase distinta de inestabilidad. Se identifica que las observaciones multi-longitud de onda futuras son esenciales para confirmar el escenario de precesión del disco-jet e investigar el origen de la peculiar propagación lateral.