Un mini agujero negro detectado gracias a la gravitación

black holes

– Noticias del 5 de noviembre de 2019 –

En los últimos años, ha habido un progreso significativo en el estudio de los agujeros negros. Las primeras detecciones de ondas gravitacionales hicieron posible saber cómo se fusionan, una prueba adicional de su existencia. En abril de 2019, el Event Horizon Telescope reveló la primera imagen del horizonte de eventos de un agujero negro. Mientras que hace 100 años comenzamos a considerar su existencia teórica, ahora estamos seguros de la realidad física de los agujeros negros.

Pero sería un error creer que ahora hemos entendido todo sobre estos monstruos cósmicos. Nunca veremos lo que sucede detrás del horizonte de eventos de un agujero negro, y todavía no estamos seguros de cuán grandes pueden ser o cómo funcionan.

Detección del agujero negro más pequeño hasta ahora

Un equipo de investigadores estadounidenses ha descubierto el agujero negro más pequeño que se haya detectado, un agujero negro de aproximadamente 3,3 masas solares. Los agujeros negros generalmente son descubiertos por las potentes emisiones de rayos X, rayos gamma o rayos de radio de su disco de acreción. Pero los pequeños agujeros negros probablemente absorben menos materia y, por lo tanto, permanecen invisibles debido a su baja radiación.

Este mini agujero negro se ha detectado de una manera diferente. Fue descubierto porque es parte de un sistema binario. Su influencia gravitacional en la estrella que lo acompaña permitió detectarla. Los investigadores han descubierto que esta estrella tiene variaciones significativas en la velocidad radial, que es la señal de que está bailando un vals gravitacional con otro objeto.

Un método de detección prestado de cazadores de exoplanetas

Por lo general, este método se usa para detectar exoplanetas, pero aquí el objeto responsable de esta influencia gravitacional es demasiado masivo para ser un planeta. Sin embargo, es completamente invisible en todas las partes del espectro de luz, lo que significa que tampoco es una estrella. Esto nos permitió deducir la presencia de un agujero negro de baja masa.

Este descubrimiento es importante porque nos dice que nuestros métodos de detección actuales pueden no detectar la presencia de muchos agujeros negros. La radiación de esta materia no puede detectar todos los agujeros negros que interactúan demasiado débilmente con la materia circundante. En este caso, los nuevos métodos de detección centrados únicamente en la influencia gravitacional de los agujeros negros podrían ayudar a identificarlos mejor.

¿ Existen incluso agujeros negros más pequeños ?

Encontrar pequeños agujeros negros también es una forma de comprender mejor las estrellas masivas y las supernovas, que dan lugar a agujeros negros o colapsan en estrellas de neutrones. Por lo general, los agujeros negros estelares tienen una masa mayor de 5 veces la masa del sol. Las estrellas de neutrones rara vez tienen más de 2.9 masas solares. Entre estas dos masas, el borde estaba borroso hasta el descubrimiento de este mini agujero negro de 3.3 masas solares. Todavía no sabemos si descubriremos agujeros negros aún más pequeños.





¿ Un pequeño agujero negro en el sistema solar ?

– Noticias del 1 de octubre de 2019 –

Durante cinco años, algunos astrónomos han especulado que hay un noveno planeta en el sistema solar. Apoyan esta predicción en la observación de las trayectorias de ciertos objetos transneptunianos. Estos pequeños planetoides orbitan el sol a una gran distancia, mucho más lejos que Neptuno o incluso Plutón. Sus órbitas son muy elípticas, como si hubieran sido perturbadas por un objeto masivo. Pero están yendo demasiado lejos de Neptuno para que este planeta sea considerado responsable.

Esta observación llevó a un grupo de investigadores a considerar otro disruptor orbital, un planeta desconocido que evoluciona a una gran distancia del sol y aproximadamente 10 veces más masivo que la Tierra. Desde que este supuesto se emitió en 2014, se han descubierto nuevos objetos transneptunianos extremos. Todos tienen órbitas elípticas pero todavía no hemos descubierto un planeta 9. El objeto es quizás demasiado difícil de observar porque está muy lejos y muy oscuro, o tal vez no existe.

De hecho, podemos imaginar otros mecanismos para explicar las órbitas de los transneptunianos extremos. La semana pasada, dos investigadores británicos y estadounidenses propusieron una solución diferente a este problema. El disruptor de los transneptunianos extremos podría ser un agujero negro. La hipótesis es atrevida porque se basa en la existencia de un tipo de agujero negro que nunca se ha detectado. De hecho, para apegarse a las órbitas transneptunianas observadas, este agujero negro debe tener una masa de cinco a diez veces la masa de la Tierra, que es demasiado pequeña para un agujero negro. Este agujero negro no se habría formado después del colapso del núcleo de una estrella masiva. La única posibilidad que queda es que sería un agujero negro primordial.

Este tipo de objeto cuya existencia es completamente hipotética se habría formado al comienzo del universo. El asunto era tan denso que podría haberse colapsado localmente para formar los primeros agujeros negros, que podrían ser enormes o pequeños dependiendo de la inestabilidad de la que provenía. Los agujeros negros primordiales son uno de los candidatos para explicar la materia oscura. De hecho, podrían ser extremadamente numerosos, pero también increíblemente difíciles de detectar si son pequeños. Si existe, el agujero negro que orbita alrededor del sol sería, por ejemplo, del tamaño de una gran pelota de ping pong.

La hipótesis de un agujero negro primordial, sin embargo, resuelve algunas preguntas planteadas por la hipótesis de un noveno planeta. Si admitimos que un noveno planeta evoluciona 20 veces más lejos del Sol que Neptuno, debemos explicar por qué existe. Las regiones tan alejadas de una estrella no son propicias para la formación planetaria. Podría ser un planeta errante capturado durante la historia del sistema solar. Pero un agujero negro primordial encajaría igual de bien.

Donde la nueva hipótesis se vuelve interesante es que propone nuevas estrategias de investigación. No detectamos un planeta o un agujero negro de la misma manera. Un agujero negro primordial podría emitir radiación detectable por los observatorios espaciales FERMI o Chandra. Por supuesto, podría ser una nueva quimera. Nuestro sistema planetario puede no tener ni un noveno planeta ni un agujero negro primordial. Sin embargo, será necesario encontrar una explicación convincente a la órbita de los transneptunianos extremos.

El agujero negro en el centro de la galaxia NGC 3147 desafía los modelos creados por los astrónomos

– Noticias del 16 de julio de 2019 –

En abril de 2019, se reveló la primera imagen del horizonte de eventos de un agujero negro. En esta imagen, podemos ver un disco brillante que rodea un área de sombra central. Nos gustaría poder distinguir más detalles de este disco de acreción y sus bordes, pero esta primera imagen nos permite al menos afirmar que la relatividad general parece funcionar muy bien para describir estos objetos celestes. Casi podríamos creer que poco a poco estamos empezando a comprender los agujeros negros, pero el universo siempre está lleno de sorpresas.

Gracias al Telescopio Espacial Hubble, un equipo de astrónomos acaba de observar el centro de la galaxia NGC 3147, ubicado a unos 130 millones de años luz de distancia de su hogar. Alrededor de lo que debe ser su agujero negro central, detectaron un disco muy delgado en rotación rápida, a casi el 10% de la velocidad de la luz. El problema es que si creemos en nuestros modelos, este disco no debería existir.

NGC 3147 no es una galaxia muy activa, por lo que su agujero negro central no tiene mucho que tragar. Normalmente, en este tipo de escenario, esperamos que los discos de acreción adquieran una apariencia hinchada, como una gran dona alrededor del agujero negro. Este es exactamente el modelo que los astrónomos esperaban confirmar al liderar esta observación. En su lugar, descubrieron lo que parece ser un disco de acreción muy delgado, un escenario que estamos acostumbrados a ver en las galaxias al menos mil veces más brillante.

Obviamente, será necesario revisar la forma en que concebimos los discos de acreción de los agujeros negros supermasivos en galaxias difusas. Mientras tanto, el agujero negro de NGC 3147 ofrece una oportunidad fantástica para probar la relatividad especial y la relatividad general. El disco de acreción parece anclado tan profundo en el pozo gravitatorio del agujero negro que la luz está luchando por escapar. Usando el espectrógrafo a bordo del Hubble, los astrónomos pudieron analizar esta luz. Aparece mucho más brillante en una parte del disco de acreción que en la otra.

Esto no se debe a una distribución desigual de la materia, es un efecto que había sido predicho por la relatividad especial. La fuente de luz se está moviendo muy rápido. Por lo tanto, los fotones observados se desplazan a rojo o azul por el efecto Doppler, dependiendo de si su fuente se está acercando o alejando de nosotros, lo que nos da la impresión de que una parte del disco de acreción del agujero negro es más brillante que la otra. Este fue también el caso en la imagen del agujero negro producida por el Telescopio Horizon de Eventos.

Toda la luz que nos llega del disco de acreción también se cambia a rojo. Es un indicador de su proximidad al agujero negro y la dificultad que ha tenido para escapar de su poder de atracción. Al no comprender completamente los discos de acreción de las galaxias difusas, al menos podemos confirmar que la relatividad es la herramienta correcta para investigar el asunto. El equipo de astrónomos ahora espera ver otros discos de acreción muy compactos que rodean los agujeros negros supermasivos de galaxias no muy activas para que puedan actualizar sus modelos.

La primera imagen de un agujero negro será revelada mañana

– Noticias del 9 de abril de 2019 –

Mañana, el proyecto del Telescopio Event Horizon finalmente revelará la imagen de Sagittarius A* o la imagen de un agujero negro supermasivo ubicado en el centro de la Vía Láctea.

¡Podemos haber visto el nacimiento de un agujero negro o una estrella de neutrones!

– Noticias del 15 de enero de 2019 –

En junio de 2018, astrónomos de todo el mundo fueron testigos de una gran explosión que ocurrió a unos 200 millones de años luz en la constelación de Hércules. Unas semanas más tarde, el objeto había perdido gran parte de su luminosidad. Desde entonces, las hipótesis se acumulan para tratar de explicar la naturaleza exacta de este evento cósmico. ¿Es una supernova particularmente poderosa, una enana blanca brutalmente dislocada por un agujero negro, un magnetar o un estallido de rayos gamma?

El objeto ha sido nombrado AT2018COW. Parecía mucho más brillante que una supernova normal, y sobre todo se encendió y se calmó en un tiempo récord. Solo le tomó unos pocos días alcanzar su pico de brillo y otros 16 días para perder gran parte de su brillo.

Un equipo internacional en colaboración con el observatorio Keck agradece la fuente de este evento. Combinaron observaciones de rayos X, luz visible, infrarrojos y radio de varios observatorios. Se dieron cuenta de que este evento catastrófico impulsó la materia a casi el 10% de la velocidad de la luz y descubrieron lo que estaba oculto en el corazón de esta explosión. Están casi seguros de que la explosión observada durante el verano de 2018 es la formación de un agujero negro o una estrella de neutrones.

Esta es la primera vez que un evento de este tipo puede ser seguido virtualmente en vivo. Los agujeros negros y las estrellas de neutrones se forman cuando una estrella gigante muere. Cuando el combustible termonuclear se agota, el corazón de estas estrellas se colapsa en un instante bajo el efecto de su propia gravedad. Las capas externas de la estrella se funden en una explosión gigantesca y sigue siendo solo un objeto de muy alta densidad en el centro, una estrella de neutrones o, en los casos más extremos, un agujero negro.

Aún no sabemos cuál de estos dos objetos nació en el corazón de AT2018COW, pero es la oportunidad ideal para sumergirse en la compleja física que acompaña su nacimiento. Cuando observas una estrella de neutrones, generalmente tienes unos pocos cientos de años, si tienes suerte.

Las observaciones de AT2018COW fueron facilitadas por varias cosas. Primero, la explosión expulsó mucho menos material que cuando murió una estrella masiva típica. Con diez veces menos escombros frente a sus telescopios, los astrónomos podrían observar directamente la radiación del objeto central. Por otro lado, 200 millones de años luz es una pequeña distancia en la escala cósmica. Por lo tanto, otros objetos similares podrían ser descubiertos.

La observación de AT2018COW es un ejemplo sorprendente de la creciente importancia de la velocidad en la astronomía. Muchos de los eventos más interesantes del universo son efímeros. Para poder observarlos en las mejores condiciones, los observatorios deben movilizarse muy rápidamente antes de que estos eventos puedan completarse. Por ejemplo, esto es importante para poder identificar rápidamente las señales ópticas con detecciones de ondas gravitacionales. Esta es una nueva área de progreso para los observatorios de todo el mundo que no implica mejores instrumentos sino una mejor organización y colaboración. Esta es la condición necesaria para poder sumergirse en el corazón de los eventos más violentos del universo.

Los agujeros negros desaparecerán tras las estrellas y galaxias

– Noticias del 4 de noviembre de 2018 –

Stephen Hawking predijo que los agujeros negros pueden evaporarse y desaparecer. En el borde de su horizonte de eventos, la radiación debe formar la radiación de Hawking. Esta radiación canibaliza la masa de un agujero negro hasta su completa evaporación. Sin embargo, es una radiación extremadamente débil. El proceso de evaporación, por lo tanto, sería muy largo para la mayoría de los agujeros negros. En realidad, comenzaría cuando el universo mismo sea muy viejo y frío. Los agujeros negros podrían entonces emitir más radiación de la que absorben y comenzar a perder masa.

Para un agujero negro de la masa del sol, tomaría alrededor de 1064 años para la evaporación total. Los agujeros negros más masivos del universo pueden requerir hasta 10106 años para evaporarse. Estos son números tan grandes que es casi imposible de imaginar. Si Stephen Hawking tiene razón, mucho después de que todas las estrellas y todas las galaxias hayan desaparecido, el universo estará dominado por agujeros negros que se evaporarán lentamente. También eventualmente desaparecerán, dejando un gran vacío viajado por unas pocas partículas.

Imagen de ESO.

Fuentes

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