Todo sobre agujeros negros supermasivos y noticias

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Más detalles sobre la fuerte actividad del agujero negro supermasivo Sagitario A*

– Noticias del 29 de septiembre de 2019 –

Sagitario A*, el agujero negro central de la Vía Láctea, suele estar bastante tranquilo, al menos para un agujero negro de varios millones de masas solares. Ha estado bajo vigilancia regular durante un cuarto de siglo y se ha utilizado para una baja actividad. Sin embargo, en mayo de 2019, su brillo aumentó considerablemente durante algunas horas. Se ha vuelto 75 veces más brillante de lo habitual.

Para explicar esta fuerte actividad, creemos que la materia ha caído hacia su horizonte de eventos, sujeto a la alta gravedad del agujero negro supermasivo. La materia se acelera y calienta prodigiosamente, lo que se acompaña de un destello de radiación térmica. En 2018, observamos que una de las estrellas que orbitaban el agujero negro supermasivo Sagitario A*, llamado S2, pasó más cerca de él. Es posible que haya expulsado gases y polvo que tardaron unos meses más en llegar al horizonte de eventos.

Otro candidato conocido como G2 podría ser responsable. G2 es probablemente una estrella binaria. El objeto podría haber hecho un paso cercano alrededor de Sagitario A* en 2014. Nuevamente, podríamos suponer que perdió algo de materia que tardó unos años más antes de llegar al agujero negro.

Otro objeto que no podemos ver, por ejemplo, un grupo de asteroides, también sería un buen candidato. Queda por ver si esta actividad renovada y puntual o si señala el comienzo de un nuevo ciclo para este agujero negro supermasivo. En 2019, se observaron otros dos picos luminosos, aunque menos intensos que los observados el 13 de mayo de 2019. Por lo tanto, el agujero negro central de nuestra galaxia tal vez está acelerando el ritmo de sus comidas. En cualquier caso, esta es una oportunidad para estudiar cómo puede evolucionar la actividad de los agujeros negros supermasivos y el impacto que tiene en sus galaxias anfitrionas.





El comportamiento inusual del agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea

– Noticias del 20 de agosto de 2019 –

Sagitario A *, el agujero negro supermasivo ubicado en el centro de la Vía Láctea tuvo un período muy enojado. Observado casi continuamente durante 20 años, este agujero negro supermasivo nos había acostumbrado a un comportamiento bastante estable. Sin embargo, durante algunas horas, su brillo en el infrarrojo cercano se multiplicó por 75. El evento fue observado el 13 de mayo por el observatorio Keck ubicado en Hawai.

Sagitario A * ya ha experimentado algunas erupciones de este tipo, pero nunca de tal intensidad. Se mencionan varias explicaciones. Esta puede ser una variación normal pero rara para el agujero negro supermasivo. Este tipo de evento debe incluirse en los modelos de su comportamiento. Pero hay otra posibilidad.

El entorno inmediato del agujero negro puede haber sido una perturbación. Sabemos que Sagitario A * está orbitado muy de cerca por unas pocas estrellas y nubes de polvo. Su frágil equilibrio gravitacional puede haber sido alterado, lo que habría resultado en una gota de material en el disco de acreción del agujero negro, y el pico de brillo observado. Este tipo de evento probablemente se entenderá mejor si se continúa la vigilancia de Sagitario A *, o incluso si se produce una imagen de su horizonte de eventos.

Un agujero negro supermasivo de 40 mil millones de masas solares en el centro de la galaxia Holmberg 15A

– Noticias del 20 de agosto de 2019 –

La Vía Láctea es una galaxia bastante grande y masiva en comparación con las que podemos observar a nuestro alrededor. En su centro, una fuente de radio muy poderosa indica la presencia de un agujero negro supermasivo con una masa estimada en 4 millones de veces la del sol. Si estos números te marean, te encantará conocer el agujero negro supermasivo que se encuentra en el centro de la galaxia Holmberg 15A, que evoluciona a 700 millones de años luz del sistema solar.

Esta galaxia se llama galaxia súper gigante. Mucho más grande y masivo que la Vía Láctea, su agujero negro central es, por lo tanto, más imponente que Sagitario A *. Su masa se ha estimado varias veces por métodos indirectos. Las estimaciones oscilan entre 2 mil millones y 310 mil millones de masas solares.

Para comprender mejor este monstruo cósmico, un equipo de astrónomos lo observó durante dos noches utilizando el instrumento MUSE instalado en el Very Large Telescope (VLT) en Chile. Esto les permitió estimar las velocidades de rotación de las estrellas que se mueven cerca de este agujero negro. Es una medida más directa y, por lo tanto, más precisa que las realizadas anteriormente.

Con esta información, modelaron su masa y llegaron a la cifra desconcertante de 40 mil millones de masas solares. Es un agujero negro diez mil veces más grande que el gigante escondido en el centro de la Vía Láctea. En esta escala, algunos astrónomos prefieren hablar sobre agujeros negros ultramasivos.

Se estima que el más grande de ellos es el que se esconde dentro de la galaxia TON 618. Su masa se estima en 66 mil millones de masas solares. Sin embargo, el método de medición es menos confiable que para Holmberg 15A. Por lo tanto, podría perder su corona a opción de nuevas estimaciones.

Queda por comprender cómo los agujeros negros supermasivos han alcanzado una masa tan loca. Holmberg 15A podría ser el resultado de la fusión de dos o más galaxias grandes. Entonces podemos preguntarnos si hay un límite para este proceso de acreción. Tal vez algún día descubramos agujeros negros de cientos de miles de millones de masas solares.

La primera foto de un agujero negro supermasivo ha sido revelada

– 2019年4月11日的新聞 –

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Event Horizon Telescope logra una hazaña de precisión

Event Horizon Telecope dio a conocer la primera foto de un agujero negro en el centro de la galaxia M87. Es un agujero negro supermasivo muy activo, ubicado a unos 55 millones de años luz de nosotros. Estimamos que su horizonte de eventos se extiende sobre una distancia de 1.5 días luz. Este diámetro muy grande se debe a su masa equivalente a 6.5 mil millones de veces la masa del sol.

El radio aparente es de unos 10 microsegundos de arco. Cuando observa la Luna desde el suelo de la Tierra, tiene un diámetro angular de medio grado, es decir, que el ángulo formado por estos dos bordes y sus ojos toma este valor. En astronomía, observamos objetos muy pequeños. El radio angular es a menudo mucho menor que 1 grado. Por lo tanto, se utilizan unidades más precisas para describir estos pequeños ángulos.

Un minuto de arco representa un sexagésimo de grados y un segundo de arco representa un sexagésimo de un minuto de arco. Un objeto que hace un segundo de arco aparece pequeño. Sin embargo, todavía es necesario dividir este ángulo por cien mil para representar el radio del agujero negro central de M87 visto desde la Tierra.

En comparación, el agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia M87 nos parece decenas de millones de veces más pequeño que la Luna. Este tipo de observación va más allá de las capacidades del Telescopio James Webb o incluso de los mejores interferómetros ópticos. Por eso fue necesario crear un gran interferómetro de radio cuyas líneas de base se extiendan a lo largo de miles de kilómetros.

El agujero negro supermasivo de M87 confirma la teoría de Einstein

El Event Horizon Telescope no ha visto realmente el agujero negro supermasivo. De hecho, un agujero negro no deja escapar ninguna información. Así que, literalmente, no hay nada que ver, ni en el campo óptico ni en el campo de la radio. Sin embargo, el entorno inmediato de un agujero negro es muy interesante y nunca se pudo observar directamente. Los fenómenos físicos que ocurren cerca de los agujeros negros han sido fotografiados y simulados. Esto ha generado las representaciones de los agujeros negros que se pueden ver en películas como Interstellar.

Para crear este éxito de taquilla de Hollywood, un equipo de treinta científicos trabajó durante un año usando miles de computadoras. Su trabajo de investigación y simulación incluso resultó en una publicación científica. Incluso si en esta película el agujero negro ha sido modificado en comparación con los resultados de las simulaciones, es una buena representación de lo que veríamos si estuviéramos cerca de un agujero negro.

Los científicos que trabajan en el Event Horizon Telescope han desarrollado otras simulaciones basadas en la relatividad general de Einstein, que es la teoría que describe nuestra comprensión del espacio, el tiempo y la gravitación. Las observaciones del Event Horizon Telescope también son una prueba. El interés real del proyecto es probar la teoría de Einstein formulada hace más de 100 años en las condiciones más extremas conocidas. También hay mucha información para recopilar en el agujero negro supermasivo de la galaxia M87, como los fenómenos que generan su disco de acreción.

¿ Cómo interpretar esta primera imagen de un agujero negro supermasivo ?

La primera imagen de un agujero negro supermasivo puede parecer un poco sosa en comparación con el agujero negro de la película Interstellar. Da información muy importante. Se confirma que los agujeros negros existen. Teníamos pruebas que iban en esta dirección, especialmente desde la aparición del uso de ondas gravitacionales por la astronomía. Ahora, por supuesto, los agujeros negros existen. Estos objetos predichos por la física durante décadas finalmente han sido fotografiados. Ahora también estamos seguros de que el centro de la mayoría de las galaxias está ocupado por un agujero negro supermasivo.

La imagen del agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia M87 es exactamente lo que esperábamos ver. El anillo luminoso, el disco de acreción del agujero negro, está compuesto de materiales calentados a millones de grados por el extraordinario campo gravitatorio del agujero negro. Estos materiales circulan alrededor del agujero negro a una fracción de la velocidad de la luz. La parte inferior de este anillo aparece más brillante que la parte superior porque el material que circula en el anillo sufre el efecto Doppler. La parte móvil hacia nosotros se desplaza hacia el azul y aparece más brillante, mientras que la parte que se aleja de nosotros se desplaza hacia el rojo. Por lo tanto, este resaltado se debe únicamente a la posición del observador. El disco de acreción de agujero negro supermasivo es probablemente homogéneo.

En esta imagen vemos el agujero negro central de M87 desde una posición cercana a uno de sus polos. Por eso no vemos el disco de acreción cruzando la zona de sombra como en el famoso agujero negro de la película Interstellar. En medio de esta área sombría está el horizonte de eventos, invisible. Su diámetro es menor que el de la tarea central. En el borde de la misma está la última órbita estable alrededor del agujero negro. Todo el material que cruza este límite termina cayendo rápidamente hacia el horizonte de eventos. Es un punto de no retorno más allá del cual nada puede escapar.

Nos vemos en 2020 para una segunda foto

El agujero negro central de M87 es absolutamente gigantesco. Todo nuestro sistema solar podría caber en su zona de sombra. Sagittarius A *, el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea, es el otro objetivo del Telescopio Horizon de Eventos. Podríamos descubrir la primera imagen de Sagitario A * en las próximas semanas o meses.

Desafortunadamente, no es fácil organizar las observaciones del Telescopio Horizon de Eventos. La idea de obtener imágenes de la sombra de un agujero negro con interferometría de radio de línea de base muy larga se formuló en 1999. Se necesitaron veinte años de trabajo para lograr este resultado, incluidos solo dos años para procesar los datos de la secuencia de observación de 2017. Desde entonces, los ocho radiotelescopios del proyecto no han vuelto a funcionar juntos. Las condiciones climáticas fueron difíciles en 2018 y las observaciones de 2019 tuvieron que cancelarse debido a dificultades técnicas.

La buena noticia es que el experimento se intentará nuevamente a partir de 2020, con nuevos observatorios para complementar los que ya están en uso, lo que debería mejorar la resolución de la imagen. Solo los agujeros negros supermasivos son lo suficientemente brillantes como para ser fotografiados por dicho dispositivo. M87 y Sagitario A *, por lo tanto, seguirán siendo los objetivos principales.

El Very Large Telescope intenta identificar un agujero negro supermasivo

– Noticias del 7 de agosto de 2018 –

Durante más de un siglo, la teoría de la relatividad general ha reemplazado la ley de atracción universal en nuestra comprensión de la gravedad. En la gran mayoría de los casos, las dos teorías hacen predicciones similares. Por lo tanto, es posible explicar los movimientos de la mayoría de los cuerpos celestes utilizando solo la gravitación newtoniana. Pero cuando las masas y las velocidades se vuelven demasiado grandes, los efectos relativistas tienen un impacto. Solo la teoría de Einstein hace posible hacer predicciones correctas. Por el momento, no hemos tenido éxito en contradecir la relatividad general. Esta teoría incluso ha pasado con éxito una nueva prueba el 27 de julio.

Las predicciones de la relatividad general se verificarían principalmente en entornos extremos, como el de un agujero negro supermasivo. En cualquier caso, es el reflejo de un consorcio de investigadores reunidos en torno al experimento Gravity. En el centro de nuestra galaxia hay una fuente de radio intensa llamada Sagittarius A *. Está asociado con un agujero negro supermasivo. Es imposible observar este agujero negro directamente ya que los agujeros negros no permiten que escape ninguna onda electromagnética. Por lo tanto, el consorcio Gravity se ha centrado en la trayectoria de una estrella en las inmediaciones del agujero negro, llamada S2. Esta estrella es prisionera del monstruoso campo gravitatorio de Sagitario A * a medida que se acerca al agujero negro supermasivo. Su velocidad orbital alcanza 8,000 kilómetros por segundo, una velocidad suficiente para hacer detectables los efectos predichos por la teoría de la relatividad general.

Los enormes espejos del Very Large Telescope (VLT) y sus instrumentos de última generación se han utilizado para rastrear S2 con una precisión sin precedentes. La teoría de Einstein predice que los campos gravitacionales fuertes producen un cambio hacia el rojo de las fuentes de luz que pasan a través de él. Este cambio hacia el rojo se debe a la contracción de las longitudes sufridas por los objetos en desplazamiento. Esta contracción afecta incluso a las longitudes de onda y, por lo tanto, a la luz observada. Tal cambio hacia el rojo del campo gravitatorio de un agujero negro nunca se había observado. Este es ahora el caso, la observación se ha ajustado a la teoría con la mayor precisión.

Esta experiencia refuerza aún más la teoría de la relatividad general. Obviamente, esto es una buena noticia porque uno de los pilares fundamentales de la física moderna parece aún más inquebrantable. Pero para algunos físicos teóricos, también es una pequeña decepción porque un pequeño defecto en la teoría de la relatividad general podría allanar el camino para una nueva física y nuevos paradigmas. Pero hoy no se discutirá la relatividad de Einstein.

El consorcio Gravity también midió la trayectoria de la estrella S2, observaciones que aún no se han publicado. Deberían permitir conocer mejor la distribución de la masa cerca del agujero negro. Puede ser una oportunidad para comprender un poco mejor lo que está sucediendo en este entorno extremo. También será una oportunidad para comparar estos resultados con los de otro proyecto que también realizó observaciones del entorno inmediato del agujero negro central de la Vía Láctea. Con un poco de suerte, Sagittarius A * revelará algunos de sus secretos antes de fin de año.

Una docena de agujeros negros supermasivos viajarían en la Vía Láctea

– Noticias del 8 de mayo de 2018 –

Los agujeros negros supermasivos acaban de ser objeto de un estudio fascinante y aterrador. Estos agujeros negros están tradicionalmente asociados con el centro de las galaxias. Todavía no estamos seguros de la forma en que fueron creados. ¿Han nacido en la juventud del universo o se han formado lentamente al devorar las estrellas una después de la otra? Sagitario A * está a más de 25,000 años luz de distancia de la Tierra, pero en los últimos años nos hemos dado cuenta de que probablemente haya agujeros negros supermasivos nómadas. La primera evidencia provino del Telescopio Espacial Chandra. Los agujeros negros supermasivos parecen ser fusiones entre galaxias. Pero esto no siempre da como resultado la fusión de los agujeros negros, especialmente si hay una gran diferencia de masa entre ellos. La menos masiva puede orbitar alrededor de la más masiva.

Un nuevo estudio publicado el mes pasado en Astrophysical Journal Letters sugiere que este tipo de agujeros negros en realidad sería bastante común, incluso dentro de la Vía Láctea. El estudio se basa en una simulación realizada con una súper computadora. Al reproducir galaxias con una masa cercana a la Vía Láctea, los cálculos muestran en promedio una docena de agujeros negros supermasivos para cada una de estas galaxias, independientemente de la historia de fusión de la galaxia anfitriona. Sagitario A * tendría una docena de primos que viajan en la Vía Láctea. Pero parece que nuestro sistema solar no está en peligro porque los autores del estudio estiman que esos agujeros negros deberían acercarse a nuestro sistema solar en promedio cada 100 mil millones de años, casi diez veces la edad del universo. Si la Vía Láctea tiene tantos agujeros negros supermasivos, ¿por qué nunca los han visto? El equipo detrás del estudio cree que este tipo de agujero negro estaría bastante lejos del centro de la galaxia. Es posible que no se rodeen de una nube de gas y permanezcan completamente negros.

Para ver si la simulación es realista, tendremos que hacer observaciones en nuestra galaxia o en otra galaxia. Estos objetos de varios cientos de miles de masas solares deben dejar algunas huellas que eventualmente detecten. Puede ser la oportunidad de estudiar el pasado de nuestra galaxia y comprender los eventos que permitieron su creación. Pero mientras tanto debemos tratar de entender un poco mejor Sagittarius A * porque incluso si no podemos ver este agujero negro supermasivo, al menos sabemos dónde mirar.

Imagen de NASA / JPL-Caltech [dominio público], a través de Wikimedia Commons

Fuentes

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