La tempestad cósmica producida por un agujero negro en una galaxia diminuta

Esta imagen muestra a la galaxia SDSS 1430+1339, también conocida como la Galaxia “Taza de Té”, la cual se ubica a mil millones de años luz de distancia de la Tierra.

Esta galaxia está siendo destrozada por un agujero negro supermasivo que mora en el núcleo de la región brillante, en la zona central-derecha de la imagen. Gracias a su potente fuerza gravitacional, el agujero negro arrastra y devora estrellas, polvo y gas, produciendo una fuerte emisión de radiación que provoca que la zona que rodea al agujero negro brille más que toda galaxia. Este tipo de núcleos galácticos activos son conocidos como Cuásares.

Además del intenso brillo, los astrónomos piensan que el agujero negro es responsable de la curiosa estructura de la galaxia. La gran cantidad de radiación que rodea al agujero negro puede producir vientos galácticos extremadamente veloces, los cuales pueden salir disparados desde cualquier zona del cuásar. Dichos vientos pueden formar diferentes clases de estructuras en la galaxia, incluyendo al anillo visible en la zona izquierda.

Fuentes: X-ray: NASA/CXC/Univ. of Cambridge/G. Lansbury et al; Optical: NASA/STScI/W. Keel et al.

La órbita de una estrella alrededor del agujero negro supermasivo de la Vía Láctea da la razón a Einstein

Concepción artística de la estrella S0-2 realizando su máxima aproximación con el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea. Crédito: Nicolle Fuller/National Science Foundation.

A 26.000 años luz de la Tierra, en las regiones centrales de la Vía Láctea, se halla Sagitario A*, un agujero negro supermasivo con una masa equivalente a unos cuatro millones de soles. Los agujeros negros son objetos tan compactos que ni siquiera la luz puede escapar de su influencia gravitatoria, y fue el estudio detallado de las órbitas de las estrellas cercanas lo que permitió conocer su masa. Ahora, una de esas estrellas, conocida como S2, ha permitido estudiar en detalle la gravedad en entornos extremos y confirmar la validez de la teoría de la relatividad de Einstein. El trabajo, publicado en la revista Science, ha contado con la participación de investigadores del Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC).

Einstein, en su teoría de la relatividad, mostró que el tiempo y el espacio, que siempre se habían considerado entidades diferenciadas, formaban en realidad una entidad única: el espacio-tiempo. El espacio-tiempo es el escenario en el que se desarrollan todos los eventos físicos del universo, y se trata de un tejido maleable, que se curva en presencia de materia. Esta curvatura es la causante de los efectos gravitatorios que rigen el movimiento de los cuerpos (tanto el de los planetas alrededor del Sol, como el de los cúmulos de galaxias), y los agujeros negros supermasivos constituyen un entorno idóneo para verificar este efecto.

“Nuestras observaciones son consistentes con la teoría de la relatividad –apunta Andrea Ghez, investigadora de la Universidad de California (Estados Unidos), que encabeza el trabajo-. Sin embargo, la relatividad no puede explicar completamente la gravedad dentro de un agujero negro, y en algún momento tendremos que ir más allá de Einstein, a una teoría de la gravedad más completa que explique estos entornos extremos”.

Concepción artística de la estrella S0-2 realizando su máxima aproximación con el agujero negro supermasivo de la Vía Láctea. Crédito: Nicolle Fuller/National Science Foundation.
Desplazamiento al rojo gravitatorio

Los resultados han sido posibles gracias a la estrella S2, que dibuja una elipse muy pronunciada en torno a Sagitario A* y que, en el punto de máximo acercamiento, se sitúa a tan solo unas tres veces la distancia que existe entre el Sol y Plutón. A esa distancia, y debido a la enorme fuerza de gravedad del agujero negro, la relatividad predice que los fotones (partículas de luz) deberían sufrir una pérdida de energía, lo que se conoce como desplazamiento al rojo gravitatorio. Eso es, precisamente, lo que ha medido el equipo científico, confirmando un resultado publicado en 2018.

“Este tipo de experimentos está sujeto a un gran número de posibles errores y, desafortunadamente, el equipo que difundió el resultado anterior no publicó todos los datos, algo que debería ser estándar hoy día –señala Rainer Schödel, investigador del CSIC en el Instituto de Astrofísica de Andalucía y uno de los autores del estudio-. Con este trabajo aportamos una comprobación independiente de un experimento extremadamente difícil, muy necesario en este caso, y aportamos todos los datos y los análisis estadísticos”.

Los datos clave en la investigación fueron los tomados con el telescopio Keck (Hawaii) durante los meses del máximo acercamiento entre la estrella y el agujero negro. Estos datos, en cuya obtención participó Eulalia Gallego, investigadora en el mismo instituto, se combinaron con las mediciones realizadas en los últimos 24 años, lo que permitió obtener la órbita completa de la estrella en tres dimensiones y, a su vez, comprobar la validez de la relatividad general.

“Este resultado es un ejemplo claro del enorme potencial de centro galáctico como laboratorio, no solo para estudiar los núcleos galácticos y su papel en la evolución de las galaxias, sino también para resolver cuestiones de física fundamental”, concluye Schödel, investigador principal del proyecto GALACTICNUCLEUS, que busca resolver cuestiones abiertas incrementando en más de cien veces nuestro conocimiento actual de la población estelar más cercana a Sagitario A*.

Fuente: https://www.csic.es/

Guía sencilla para entender la foto del agujero negro

En el núcleo de la galaxia M87 (a la izquierda) se ha captado la primera imagen de un agujero negro (a la derecha). / Primera foto de NASA/CXC/Villanova University/J. Neilsen y segunda de la colaboración EHT

La primera imagen de un agujero negro, captada en la vecina galaxia M87, ha sorprendido al mundo. La fotografía pronto estará en los libros de texto sobre astronomía y sus autores se han esforzado en hacer comprensible su épica hazaña en varias ruedas de prensa internacionales. Estas son las explicaciones que ofreció un panel de científicos desde la sede del Consejo Superior de Investigaciones Científica en Madrid.

Lo primero, ¿qué es un agujero negro?

Es una concentración de masa tan grande, tan colosal, que produce una ‘rasgadura’ o curvatura en el tejido espacio-tiempo que cubre el universo. Este oscuro objeto está rodeado de una región llamada horizonte de sucesos, un limite a partir del cual la gravedad es tan grande que nada, ni siquiera la luz, puede escapar una vez que se traspasa. Hasta esta semana habíamos visto multitud de ilustraciones, simulaciones y animaciones, como la de la película Interestellar, sobre agujeros negros, pero por fin tenemos una imagen real.

Observar este agujero negro ha sido como tratar de ver desde la Tierra una pelota de tenis en la Luna

Si se traga toda la luz, ¿cómo es posible verlo?Efectivamente, vemos el entorno del agujero negro y no el propio agujero, porque este no se ve. Lo que se observa es su sombra central, rodeada de un anillo luminoso de fotones y gas caliente que fluye alrededor. La zona sur tiene más luz que la del norte por el llamado efecto Doppler relativista, que además ha permitido determinar que el sentido del fluido que cae al agujero rota en el sentido de las agujas del reloj.

¿Qué agujero negro se ha fotografiado?

El del centro de la vecina galaxia Messier 87, localizada en la constelación de Virgo. Este agujero es 6.500 millones de veces más masivo que nuestro Sol y se encuentra a 55 millones de años luz de la Tierra. Es muy grande, dentro cabrían ocho sistemas solares, y los astrónomos calculan el tamaño de su anillo en unos 42 microsegundos de arco (su horizonte de sucesos mide casi 40.000 millones de km). Es como tratar de ver desde nuestro planeta una pelota de tenis en la Luna.

¿Con qué instrumentos se puede visualizar? 

Se ha usado un telescopio virtual del tamaño de la Tierra integrado por varios observatorios

Para observar un objeto tan lejano como este hace falta un telescopio del tamaño de la Tierra, y aunque de forma virtual o equivalente, eso es lo que han construido los científicos: el telescopio horizonte de sucesos (EHT, por sus siglas en inglés). Mediante una técnica llamada interferometria de muy larga base (VLBI, donde en lugar de lentes se usan operaciones matemáticas) han combinado las señales de distintos radiotelescopios distribuidos en varios continentes para crear este telescopio global. Después se envían los datos de cada observatorio a dos supercomputadores y, mediante algoritmos, se reconstruye la mejor imagen posible del agujero negro.

¿Quiénes son los autores de la fotografía?

La colaboración internacional del EHT la integran más de 200 científicos, de los que solo un 11 % son mujeres. En la observación del agujero negro de M87, realizada durante el año 2017, intervinieron ocho radiotelescopios localizados en Chile, EE UU, México, España y el Polo Sur, aunque los dos principales fueron las 50 antenas de ALMA en Chile (equivalentes a un telescopio de 70 metros de diámetro) y el de IRAM de 30 metros en Sierra Nevada (Granada).

Localización de los radiotelescopios de la colaboración EHT. / NRAO

En menos de cinco años podríamos ver el agujero negro de nuestra galaxia

¿Por qué no han fotografiado primero el agujero negro de nuestra galaxia?

Es lo que esperaba mucha gente, pero Sagitario A* –así se llama el agujero negro del centro de la Vía Láctea– es una fuente muy variable: va cambiando continuamente. Más que una fotografía, lo que habría que grabar es una película. Los científicos ya están trabajando en algoritmos que permitan reconstruir la evolución temporal de la imagen, que podríamos tener en menos de cinco años.

¿Qué otros retos quedan por delante?

Se va a mejorar la sensibilidad y resolución del telescopio EHT, que en breve incorporará tres nuevos radiotelescopios a la red. También se estudia colocar algunas antenas en el espacio en colaboración con la agencia espacial rusa. De esta forma se podrá investigar mejor, no solo el agujero negro de M87 y el de la Vía Láctea, también el de otras galaxias como Centaurus A o el blazar 1055+018. El estudio de estos misteriosos objetos no ha hecho más que empezar.

Ilustración del agujero negro en el corazón de la enorme galaxia M87. Se muestra el material sobrecalentado que lo rodea, incluido el chorro relativista de partículas que sale disparado. ¿Cómo se relaciona con el agujero negro? Será una de las cuestiones que investigarán ahora los científicos. / ESO/M. Kornmesser


Información facilitada por los investigadores José Luis Gómez y Antxon Alberdi del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), Iván Martí del Instituto Geográfico Nacional (IGN), Miguel Sánchez del Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM) y Rebecca Azulay de la Universidad de Valencia (UV) durante la rueda de prensa celebrada el 10 de abril de 2019 en la sede del CSIC, en Madrid.

Fuente: SINC

Cómo levantar el velo que cubre el agujero negro de nuestra galaxia

Diversas imágenes de SgrA*: simulación a 86 GHz (superior izquierda), simulación con los efectos del centelleo interestelar (superior derecha), como se ve en el cielo a partir de las observaciones recientes (inferior derecha) y la observada con su aspecto real después de eliminar los efectos del centelleo interestelar (inferior izquierda). A la derecha, la red Global de VLBI Milimétrica (GMVA) junto con ALMA. / S. Issaoun, M. Mościbrodzka, Radboud University/ M. D. Johnson, D. Pesce, CfA

Hasta ahora una tenue nube de gas caliente ha dificultado el estudio y la obtención de imágenes nítidas de SgrA*, el agujero negro supermasivo del centro de la Vía Láctea. Pero por primera vez un equipo internacional de astrónomos ha empleado el telescopio ALMA, en Chile, junto con otros radiotelescopios repartidos por la Tierra para ver a través de esa niebla y analizar la fuente de radio asociada a este oscuro objeto con una calidad sin precedentes.

Los agujeros negros supermasivos suelen encontrarse en el centro de las galaxias y se cree que son responsables de algunos de los fenómenos más energéticos del universo. Actualmente, se cree que la materia en los alrededores de estos objetos cae sobre ellos formando un ‘disco de acrecimiento’ en cuyo eje se forman chorros o jets extragalácticos compuestos de plasma que escapan del agujero negro a velocidades extremas, cercanas a la de la luz. Tanto el acrecimiento como los chorros de plasma producen grandes cantidades de emisión radio.

Gracias a una de estas fuentes de radio, brillante y compacta, los astrónomos han podido deducir la existencia del agujero negro supermasivo más próximo a la Tierra (llamado SgrA*), localizado en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea, y con un peso aproximado de 4 millones de soles.

El agujero negro supermasivo más próximo a la Tierra, llamado SgrA*, está en el centro de la Vía Láctea y pesa aproximadamente 4 millones de soles

Aunque es el más cercano, su tamaño aparente en el cielo es menor que una cienmillonésima de grado, similar al de una pelota de tenis en la superficie de la Luna, vista desde nuestro planeta. Este tamaño está determinado por el llamado radio de Schwarzschild (un radio asociado a la cantidad de masa usado para medir agujeros negros), que para SgrA* es unas 14 veces mayor que nuestro Sol, pero visto a una distancia de unos cien mil años-luz. Justo en el radio de Schwarzschild, la luz no puede escapar de la atracción gravitatoria del agujero negro, por lo que éste toma el aspecto de un ‘agujero oscuro’ en el firmamento.

Durante los últimos veinte años, se han ido sucediendo intentos para obtener la imagen más nítida posible de SgrA*, con una resolución suficientemente alta como para observar cómo se comporta la materia en las inmediaciones de ese radio.

Esta semana, un equipo internacional de investigadores liderado por la astrónoma Sara Issaoun de la Universidad de Harvard (EE UU) describe en el Astrophysical Journal los resultados de nuevas observaciones de SgrA* obtenidas con una resolución y calidad sin precedentes: “Alcanzan una resolución angular que mejoran los experimentos previos por un factor de dos, y reconstruimos una imagen de SgrA* libre de los efectos de ‘centelleo interestelar’ (uno de los principales factores limitantes para verlo en alta resolución)”, destacan los autores.

La unión de ALMA y la red global GMVA

El ínfimo tamaño aparente de SgrA* requiere el uso de una técnica especial de observación, capaz de proporcionaros las resoluciones más altas accesibles con la tecnología actual. Para tomar los datos se ha utilizado el telescopio ALMA, al norte de Chile, junto con una red global de radiotelescopios llamada Global mm-VLBI Array (GMVA).

Dos de los radiotelescopios que han formado parte de esta red global denominada GMVA son españoles: el radiotelescopio de 40 m del Observatorio de Yebes perteneciente al Instituto Geográfico Nacional (IGN) y localizado en Yebes, Guadalajara y el radiotelescopio de 30 m del Instituto de Radioastronomía Milimétrica, del que el IGN es copropietario, situado en Granada. Ambos observatorios están clasificados como Infraestructuras Cientifico Técnicas Singulares españolas (ICTS) por la calidad de sus instalaciones y los trabajos que en ellas se realizan.

El chorro de radio asociado a este agujero negro podría apuntar directamente hacia nosotros

Según Pablo de Vicente, coautor del trabajo y astrónomo en el Observatorio de Yebes, “la resolución de un telescopio aumenta con su tamaño físico. Utilizando una técnica denominada Interferometría de Muy Larga Base (VLBI, por sus siglas en inglés) somos capaces de sintetizar un telescopio virtual tan grande como todo el planeta Tierra”. 

La técnica de VLBI usa las señales que llegan a varios radiotelescopios dispersos sobre la superficie terrestre, combinándolas en un superordenador que emula, usando procedimientos avanzados de análisis de datos, un telescopio de tamaño igual a la máxima distancia entre los radiotelescopios.

“La resolución de un telescopio también aumenta con la frecuencia de observación”, señala Iván Martí Vidal, también coautor del trabajo y astrónomo en el Observatorio de Yebes, que explica: “Las observaciones de este trabajo son las primeras a 87 gigahercios en las que ha participado el telescopio ALMA de Chile”.

ALMA es con diferencia el telescopio más sensible del mundo a estas frecuencias tan altas, y ha podido participar en estas observaciones gracias a un proyecto internacional denominado ALMA Phasing Project.

“La alta calidad de nuestra nueva imagen de SgrA* también nos ha permitido constreñir los diferentes modelos de emisión del agujero negro, que situamos en una región simétrica alrededor de unos doce radios de Schwarzschild”, apunta Martí Vidal, y De Vicente añade: “Esto puede indicar que la emisión radio se produce en el disco de acrecimiento. Sin embargo esto convertiría a SgrA* en una excepción comparado con otros agujeros negros. La alternativa podría ser que el chorro de radio apunte directamente en nuestra dirección”.

Futuras observaciones de SgrA*, con la técnica de VLBI, proporcionarán muy pronto información crucial sobre los procesos y la dinámica en los alrededores de este agujero negro, unas observaciones que contendrán la clave para un mejor entendimiento de los que son hoy en día los objetos más exóticos del universo conocido.

Fuentes: Agencia sinc

Así es la primera foto de un agujero negro capturada por el Event Horizon Telescope: "Un absoluto monstruo"

EHT COLLABORATION Image caption

La primera foto de un agujero negro. "Lo que vemos en la imagen es más grande que todo nuestro Sistema Solar", señaló Heino Falcke.

Un equipo internacional de astrónomos obtuvo la primera fotografía jamás captada de un agujero negro supermasivo.

Se trata de un agujero negro en el corazón de una galaxia distante, M87 en la constelación de Virgo.

El pozo gravitacional tiene un diámetro de 40.000 millones de km, tres millones de veces más que el diámetro de la Tierra y ha sido descrito por los científicos como "un monstruo".

El agujero negro se encuentra a 500 millones de billones de km de nuestro planeta y fue fotografiado por un proyecto internacional que combinó el poder de ocho radiotelescopios alrededor del mundo.

• Cómo los científicos combinaron en el EHT el poder de 8 telescopios para lograr la primera fotografía de un agujero negro

El nombre de la iniciativa es Telescopio del Horizonte de Sucesos, Event Horizon Telescope o EHT por sus siglas en inglés, una colaboración en la que participan cerca de 200 científicos.

El EHT buscaba fotografiar la silueta circular opaca que un agujero negro proyecta sobre un fondo más brillante. El borde de esa sombra es el llamado horizonte de sucesos, un punto de no retorno que una vez atravesado impide que la luz pueda escapar.

El profesor Heino Falcke de la Universidad Radboud en Holanda, quien propuso originalmente el experimento, dijo a la BBC que el agujero negro en la galaxia M87 es "un absoluto monstruo, el campeón de peso pesado de los agujeros negros del Universo".

Los detalles del descubrimiento fueron anunciados simultáneamente en conferencias de prensa en distintos países, y publicados este miércoles en la revista científica The Astrophysical Journal Letters.

Hace un siglo, Albert Einstein calculó que la fuerza de gravedad podía distorsionar el espacio-tiempo. Sus ecuaciones predecían que un cuerpo de altísima densidad podría esconderse detrás de un horizonte de sucesos, el límite a partir del cual la atracción del agujero negro es ineludible. Este horizonte es lo que se aprecia en la imagen recién publicada.

Aunque el agujero negro, por definición, no se puede ver, el gas que cae hacia él se calienta a millones de grados y brilla. Frente a esa iluminación de fondo se observa una silueta oscura que es la sombra del agujero negro. Todo ello aparece bastante borroso porque el tamaño de la imagen supera la resolución máxima del EHT.

El anillo luminoso que rodea al horizonte de sucesos es asimétrico porque el agujero negro está en rotación. En la región inferior, la luz se desplaza hacia el observador y aparece más brillante, mientras que en la parte superior, la luz se aleja y aparece más tenue. Esto ha permitido determinar que el agujero negro gira en sentido horario.

Las ecuaciones de la relatividad general formuladas por Einstein también predijeron que un horizonte de sucesos debería tener forma circular y tamaño proporcional a la masa del agujero negro, con lo cual esta imagen pone a prueba la célebre teoría de nuevo. La relatividad general explica el comportamiento de objetos masivos, pero es incompatible con la mecánica cuántica, que gobierna el mundo de las partículas subatómicas.

Con esta imagen, los científicos han constatado que las ecuaciones de la gravedad se sostienen incluso bajo las condiciones extremas en torno al agujero negro, y Einstein ha vuelto a salir indemne. “Hemos medido que [el horizonte de sucesos] es extremadamente circular. Concuerda muy bien con las predicciones de la relatividad de Einstein”, ha dicho en la rueda de prensa José Luis Gómez, investigador del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA).

Un telescopio del tamaño de la Tierra

El agujero negro en el corazón de M87 está a 55 millones de años luz de la Tierra y es 6.500 millones de veces más masivo que el Sol. Observarlo desde la Tierra es comparable a divisar desde la Luna una pelota de tenis en la superficie de nuestro planeta, ha dicho Iván Martí-Vidal, investigador del Instituto Geográfico Nacional. Debido a un fenómeno físico llamado difracción, existe un límite al tamaño de los objetos distantes que se pueden ver: cuanto más pequeños o lejanos sean, mayor es el telescopio necesario.

En este caso, los científicos escogieron detectar la luz que rodea al horizonte de sucesos en la longitud de onda de aproximadamente un milímetro. En esta banda del espectro electromagnético —entre infrarrojo y microondas— la luz puede sortear los obstáculos de gas y polvo desde el centro de la galaxia M87 hasta el Sistema Solar en la Vía Láctea.

Pero para observar el agujero negro en esa longitud de onda, sería necesario un radiotelescopio del tamaño de la Tierra. Por eso se creó la red de telescopios del EHT, que unifica los datos provenientes de antenas en EE UU, México, Chile, España y la Antártida, mediante un proceso llamado interferometría. Cuantos más observatorios se añaden, y más distanciados están, mejor magnificación y resolución del agujero negro se puede obtener al sincronizar sus observaciones.

Dos años para revelar la ‘fotografía’

El EHT recogió en abril de 2017 los datos que han permitido construir la nueva imagen. Durante cinco días completos, los ocho radiotelescopios de la red, que incluyen el Telescopio de 30 metros de Pico Veleta en Sierra Nevada (Granada), se sincronizaron con relojes atómicos para observar el centro de la galaxia.

Las cantidades ingentes de datos recogidas por cada observatorio fueron enviadas en discos duros a una central en EE UU. Sumaban cuatro millones de gigabytes en total. Un superordenador combinó todas las observaciones, espaciando la reproducción de los distintos telescopios para tener en cuenta la diferencia horaria entre la llegada de las ondas electromagnéticas a cada uno. Luego, astrónomos e ingenieros informáticos analizaron los datos durante dos años.

Dado que los telescopios están distribuidos por todo el planeta pero no cubren la superficie entera de la Tierra —como haría realmente un telescopio gigante—, un programa de inteligencia artificial ha extrapolado los datos que faltaban para generar la imagen más probable de ser fiel a la realidad. No es una auténtica fotografía, pero es lo que más se aproxima.

Gómez destaca, además, que el EHT tomó en realidad cuatro imágenes consecutivas, los días 5, 6, 10 y 11 de abril de 2017, todas “analizadas con independencia y con la misma rigurosidad”. Las cuatro imágenes coinciden, con lo cual no cabe duda de que el agujero negro en M87 tiene la forma que muestran.

Se esperaba que en la rueda de prensa se anunciase la imagen de otro agujero negro: Sagitario A*, el cuerpo masivo en el centro de nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Sagitario A* está a 26.000 años luz de distancia de la Tierra y, aunque tiene la masa de cuatro millones de soles, solo se estima que solo mide 24 millones de kilómetros de diámetro —17 veces más que el Sol—.

Antxon Alberdi, el director del Instituto de Astrofísica de Andalucía, ha aclarado que esta imagen no está lista por dificultades técnicas, pero “se tendrá”. “La sensibilidad de EHT va a mejorar cuando llenemos la superficie del telescopio equivalente. Eso va a ocurrir con la adición de nuevos telescopios”, dice Alberdi.

Fuentes: BBC, ABC

¿Estamos a punto de ver la primera foto de un agujero negro de la Historia?

Simulación que muestra el aspecto del agujero negro central de la galaxia M87 - Kazunori Akiyama

El Observatorio Europeo Austral (ESO) ha anunciado la presentación de importantes resultados del Even Horizon Telescope el 10 de abril

Los astrónomos esperaban que 2019 fuera el año en el que la humanidad pudiera ver con sus propios ojos un agujero negro. Y puede que ese momento esté a punto de llegar. El Observatorio Europeo Austral (ESO), la principal organización astronómica intergubernamental en Europa, ha anunciado que presentará el próximo 10 de abril un novedoso resultado conseguido por el Event Horizont Telescope (EHT), el telescopio virtual de tamaño planetario que observa atentamente a Sagitario A*, el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

ESO se ha limitado a subrayar la importancia de los resultados sin revelar más sobre su contenido, pero que la convocatoria sea a bombo y platillo hace pensar que no se trata de un descubrimiento ordinario. El evento será presentado en Bruselas por Carlos Moedas, comisario europeo de Investigación, Ciencia e Innovación, junto con los científicos detrás del trabajo. Al mismo tiempo, otras cinco conferencias tendrá lugar en Santiago de Chile, Shanghái, Tokio, Taipei y Washington. En Madrid, la noticia será dada a conocer por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), desde donde se ha valorado su «gran trascendencia científica».

Nueve radiotelescopios repartidos por todo el mundo y funcionando al unísono se combinan para formar el EHT, la máquina que puede darnos el feliz hallazgo. En el caso de que haya podido tomar la histórica fotografía de Sagitario A*, del que hasta ahora solo hemos observado ocho estrellas que orbitan a su alrededor, lo que veremos no será una especie de esfera oscura, como las que aparecen en las ilustraciones científicas o las películas que tienen más de ficción y menos de ciencia. Lo que probablemente se capte será una especie de media luna luminosa. A medida que el agujero negro gira, va arrastrando la luz a su alrededor, lo que provoca que en la foto aparezca una especie de plátano muy brillante en el lado del agujero que gira hacia nosotros, superpuesta a la sombra que marca el horizonte de sucesos, el borde de estas regiones del espacio del que nada puede escapar.

Estas imágenes serán las primeras jamás vistas del horizonte de sucesos y también la primera prueba directa de su existencia. Como dijo en su día Heino Falcke, miembro de la colaboración EHT a la revista «New Scientist», «ver es creer».

Y no solo eso, la imagen de un agujero negro también servirá para poner a prueba la relatividad. Los científicos podrán entender por qué la gravedad, que actúa a escalas muy grandes, no funciona bien en la mecánica cuántica, el mundo de lo pequeño.

Fuentes: ABC

Descubren un agujero negro cerca del centro de la Vía Láctea

Un equipo de astrónomos descubrió la existencia de un discreto agujero negro al observar su efecto en una nube de gas interestelar. Este agujero negro de masa intermedia es solo uno de más de 100 millones que se cree que existen en nuestra galaxia. Esta investigación inaugura un nuevo método para buscar agujeros negros ocultos y nos ayuda a entender mejor los procesos de crecimiento y evolución de éstos.

Los agujeros negros tienen una fuerza de gravedad tan intensa que absorben todo lo que los rodea, y ni siquiera la luz logra escapar. Como no emiten luz, los astrónomos tienen que limitarse a predecir su existencia a partir del efecto que tiene su gravedad en los demás astros. Hay agujeros negros con masas equivalentes a unas cinco veces nuestro Sol y agujeros negros millones de veces más masivos que el Sol. Si bien los astrónomos creen que los pequeños agujeros negros se fusionan y crecen de forma paulatina, nunca se había encontrado uno de masa intermedia, que tuviera cientos o miles de veces la masa del Sol.

Un equipo de investigación dirigido por Shunya Takekawa, del Observatorio Astronómico Nacional de Japón, observó HCN–0.009–0.044, una nube de gas que se desplazaba de forma extraña cerca del centro de la galaxia, a 25.000 años luz de la Tierra, en la constelación de Sagitario. Los astrónomos usaron el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) para observar la nube en alta resolución, y descubrieron que esta giraba alrededor de un objeto masivo invisible.

“Los análisis cinemáticos detallados revelaron que había una masa enorme, equivalente a 30.000 veces la masa del Sol, concentrada en una zona mucho más pequeña que nuestro Sistema Solar”, explica Takekawa. “Esto, sumado a la ausencia de cualquier objeto en el lugar observado, es un indicio fehaciente de que hay un agujero negro de masa intermedia. Esperamos encontrar más agujeros negros ocultos analizando otras nubes anómalas”.

Tomoharu Oka, profesor de la Universidad Keio y codirector del equipo, agrega: “Es significativo que este agujero negro de masa intermedia se haya detectado solo a 20 años luz del agujero negro supermasivo que habita el centro de la galaxia. En el futuro, terminará siendo absorbido por el agujero negro supermasivo, al igual que el gas que fluye hacia él. Esto avala el modelo de crecimiento de los agujeros negros mediante fusión”.

Fuente: Alma Observatorio

El misterio de la estrella desaparecida

Dos observaciones realizadas por el telescopio espacial Hubble en 2007 y 2015 ilustrando la desaparición de la estrella N6946-BH1 NASA/ESA/HST/Adams et al

El astrónomo Rafael Bachiller nos descubre en esta serie los fenómenos más espectaculares del Cosmos. Temas de palpitante investigación, aventuras astronómicas y novedades científicas sobre el Universo analizadas en profundidad.

Después de un débil abrillantamiento que duró unos meses, la estrella N6946-BH1 se ha desvanecido ante la mirada atónita de los astrónomos. Se piensa que ha podido convertirse en un agujero negro sin pasar por la fase de supernova.

Fuegos artificiales

Situada a unos 22 millones de años luz, en la frontera entre las constelaciones del Cisne y de Cefeo, la bellísima galaxia NGC6946 nos muestra de frente unos brazos espirales muy bien definidos y una prominente barra central. Hasta ocho supernovas han sido observadas durante el último siglo en esta galaxia, por lo que ha pasado a ser conocida como la 'Galaxia de los Fuegos Artificiales'.

Dos observaciones realizadas por el telescopio espacial Hubble en 2007 y 2015 ilustrando la desaparición de la estrella N6946-BH1 NASA/ESA/HST/Adams et al

Una estrella, conocida ahora como N6946-BH1, destacaba en uno de los brazos espirales de NGC6946 por su brillo intenso que permitió su estudio durante años. Era una estrella supergigante roja unas 25 veces más masiva que nuestro Sol. Dado que las estrellas masivas viven muy deprisa, se esperaba que ésta explot

aría en un día no muy lejano formando una espectacular supernova.

La desaparición

En los meses de marzo a mayo de 2009, la estrella N6946-BH1 aumentó ligeramente su luminosidad, que pasó a situarse en unos millones de veces la del Sol, pero este ligero y lento abrillantamiento fue muy diferente de lo que estamos acostumbrados a observar en las supernovas.

La gran sorpresa llegó hace un par de años, cuando los astrónomos se dieron cuenta de que esta estrella había desaparecido en las imágenes de la galaxia tomadas en el óptico. Un equipo internacional de astrónomos coordinado por Scott Adams (Caltech, EEUU) utilizó el Gran Telescopio Binocular (LBT, Monte Graham, Arizona) y los telescopios espaciales Hubble y Spitzer de NASA para buscar la estrella tanto en imágenes ópticas como en infrarrojas. Finalmente, ha sido encontrada como un emisor infrarrojo de unas 2000 o 3000 luminosidades solares, una luminosidad modesta si se tiene en cuenta el brillo que tenía la estrella hacia el año 2009.

Esta drástica disminución de la luminosidad (de un factor del orden de 1000) no puede ser explicada mediante la posible ocultación de la estrella por una nube interestelar, ni por el oscurecimiento que habría sido ocasionado por la posible eyección de una capa polvorienta de materia desde la superficie más externa de la propia estrella. En ninguno de estos dos casos puede explicarse la razón observada de las luminosidades observadas en el óptico y en el infrarrojo.

Una muerte apacible

La explicación más plausible es que la estrella N6946-BH1 esté acabando sus días formando un agujero negro, pero sin experimentar la explosión de supernova.

Hasta ahora se pensaba que todas las estrellas masivas morían como supernovas. Al agotar el combustible nuclear en sus interiores, disminuye la presión ejercida hacia el exterior y el núcleo estelar colapsa catastróficamente para formar una estrella de neutrones o un agujero negro. Según el interior estelar colapsa, una onda de choque de rebote se propaga hacia el exterior creando la supernova. En esta explosión, millones de toneladas de material estelar son arrojadas por segundo al espacio interestelar creando un remanente nebuloso muy brillante.

Recreación de una 'supernova fallida' NASA/ESA/HST

Pero N6946-BH1 parece haber muerto sin todo este aparataje, parece haberse convertido en un agujero negro de una manera mucho más discreta y apacible, como una 'supernova fallida'. Quizás la estrella eyectó algo de material desde sus capas más externas durante el proceso de implosión, este material pudo crear un disco de gas polvoriento que rodearía al agujero negro y que sería el responsable de la emisión observada en el infrarrojo.

Con el Gran Telescopio Binocular, los astrónomos han buscado, en datos obtenidos durante 7 años, más estrellas de este estilo, que pasen a convertirse en agujeros negros sin pasar por la fase de supernova. No han encontrado más. A cambio, en este mismo período se detectaron tres supernovas 'normales'. Aunque a todas luces se trata de una estadística muy insuficiente, estas observaciones parecen sugerir que el 30 % de tales estrellas masivas podrían convertirse en agujeros negros sin desencadenar una explosión de supernova.

En resumen, N6946-BH1 podría constituir un ejemplo de una modalidad de muerte estelar relativamente común, pero no estudiada hasta la fecha. Para confirmar estas hipótesis es preciso realizar más observaciones tanto en el infrarrojo como en rayos X y seguir estudiando así la evolución de esta peculiar estrella, y será necesario realizar nuevas búsquedas encaminadas a la identificación de otras estrellas similares.

También interesante

• NGC6946 fue descubierta en el año 1798 por el gran astrónomo británico de origen alemán William Herschel, el descubridor del planeta Urano.
• Nuestra galaxia, la Vía Láctea, dobla en número de estrellas a NGC6946, pero tan solo produce, en término medio, una supernova por siglo. Las diez supernovas detectadas en NGC6946 durante el último siglo dan una idea de lo extremadamente prolífica que es esta galaxia en supernovas.
• El artículo titulado The search for failed supernovae with the Large Binocular Telescope: confirmation of a disappearing star, por Adams y colaboradores, será publicado en un número próximo de la revista británica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, el manuscrito puede consultarse aquí.

Fuentes: El Mundo

Observan la erupción producida por un agujero negro al desgarrar una estrella

Recreación artística de la erupción producida por un agujero negro al desgarrar una estrella en la galaxia Arp 299-B. / Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

• Por primera vez se fotografía la formación y expansión de un chorro de material expulsado por un agujero negro supermasivo tras destruir una estrella 
• El CSIC lidera, junto a la finlandesa Universidad de Turku, este estudio que se publica en ‘Science’

En enero de 2005 se detectó en el núcleo de la galaxia en proceso de fusión Arp 299-B (que se encuentra a una distancia de casi 150 millones de años luz de la Tierra) un brillante destello que se consideró una explosión supernova. 

Sin embargo, 10 años de observaciones en distintas longitudes de onda han permitido a los investigadores presenciar cómo la región luminosa se alargaba y expandía, y concluir que se trata de un chorro de material expulsado por el agujero negro supermasivo central de la galaxia tras desgarrar una estrella. 

Los resultados del estudio, que está liderado por el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) y la Universidad de Turku (Finlandia), se publican en la revista Science. Según los modelos teóricos, en los eventos de disrupción por mareas, en los que un agujero negro desgarra una estrella, la mitad de la masa de la estrella es expulsada al espacio, mientras que la otra mitad es absorbida por el agujero negro supermasivo. La súbita inyección de material produce un brillante destello (visible en rayos gamma, rayos X y óptico), seguido de emisiones transitorias en radio y de la formación de un chorro de material que se mueve inicialmente a velocidades muy cercanas a la de la luz. 

“Nunca antes se había podido observar directamente la formación y evolución de un chorro como consecuencia de este fenómeno", apunta Miguel Pérez-Torres, investigador del CSIC en el Instituto de Astrofísica de Andalucía. 

“Con el paso del tiempo, el nuevo objeto se mantuvo brillante en las longitudes de onda infrarroja y de radio, pero no en las longitudes de onda visibles y de rayos X. Esto se debe, probablemente, a que el polvo denso presente en el centro de la galaxia absorbió los rayos X y la luz visible y lo irradió como infrarrojo”, señala el científico Seppo Mattila, de la Universidad de Turku. 

El seguimiento con una red internacional de radiotelescopios, incluyendo la Red Europea de Interferometría (EVN, por sus siglas en inglés), durante más de una década permitió presenciar cómo el destello detectado a longitudes de onda de radio se expandía en una dirección (tal como se esperaría para un chorro) a una velocidad de unos 75.000 kilómetros por segundo, un cuarto de la velocidad de la luz. La combinación de observaciones a distintas longitudes de onda durante todo este tiempo permitió al equipo descartar escenarios como una explosión de supernova o una explosión de rayos gamma, determinando que la explicación más probable era que el agujero negro supermasivo de Arp 299-B, con unos 20 millones de masas solares, hubiera desgarrado una estrella con una masa entre dos y seis veces la de nuestro Sol.

Galaxia Arp 299-B donde los investigadores han observado la erupción producida por un agujero negro al desgarrar una estrella. ESA/NASA

La galaxia Arp 299-B y una recreación artística de la erupción producida por un agujero negro al desgarrar una estrella. / ESA/NASA/Sophia Dagnello, NRAO/AUI/NSF

Los agujeros negros dormidos

La mayoría de las galaxias albergan en sus regiones centrales agujeros negros supermasivos, que contienen hasta miles de millones de veces la masa del Sol. Se trata de objetos con un campo gravitatorio tan intenso que ni la luz puede escapar, y muestran una estructura típica compuesta por un disco de gas y polvo (el disco de acrecimiento), que absorbe el material de su entorno y, en los casos en que el agujero negro se encuentra activo, un par de chorros de partículas a velocidades relativistas que emergen de los polos.

“Sin embargo, los agujeros negros supermasivos pasan una gran cantidad de tiempo sin devorar nada, por lo que no están particularmente activos. Los eventos de disrupción por mareas, como el ocurrido en Arp299-B, nos ofrecen una oportunidad única para estudiar la vecindad de estos poderosos objetos”, explica el científico del CSIC. Y añade Mattila que “debido a que las regiones centrales de las galaxias contienen mucho polvo, que absorbe la luz en rayos X y óptico, es posible que estos sucesos sean mucho más habituales pero hayan pasado desapercibidos”.

Se cree que estos eventos fueron más comunes en el universo temprano, por lo que su estudio contribuye a entender el entorno en el que se desarrollaron las galaxias hace miles de millones de años. En el trabajo han colaborado investigadores de 26 instituciones internacionales, entre ellas el Centro de Astrobiología (centro mixto del CSIC y el Instituto Nacional de Técnica Aeroespacial) y la Universidad de Valencia.


Fuentes: CSIC

S. Mattila, M. Pérez-Torres et al. A dust-enshrouded tidal disruption event with a resolved radio jet in a galaxy merger. Science. DOI: 10.1126/science.aao4669

Detectan una docena de agujeros negros en el centro de la Vía Láctea

Estudios científicos sugieren fuertemente que la Vía Láctea tiene un agujero negro supermasivo en el centro galáctico, llamado Sagitario A. AFP

• Están cerca del agujero negro supermasivo de Sagitario A
• De mucho menor tamaño, tienen una masa similar a la de una estrella
• Los científicos creen que podría haber cientos de miles en nuestra galaxia

Investigadores de la Universidad de Columbia, en Estados Unidos, han observado una docena de agujeros negros en el centro de la Vía Láctea, en las inmediaciones del ya conocido agujero negro supermasivo de Sagitario A, según publica la revista Nature.

Se trata de la primera evidencia que corrobora la predicción de que los grandes agujeros negros en el núcleo de muchas galaxias están rodeados por cuerpos similares de menor tamaño, con una masa similar a la de una estrella.

Para intentar confirmar esa hipótesis, un equipo dirigido por Charles Hailey ha analizado datos obtenidos por el Observatorio Chandra de Rayos X, un satélite de la NASA en órbita desde 1999, y ha detectado una docena de sistemas estelares binarios en los que uno de los componentes es un agujero negro.

Todos esos sistemas se encuentran a menos de un pársec -unos 3,26 años luz- de Sagitario A, una región rodeada de un halo de gas y polvo que propicia la creación de estrellas y agujeros negros. La distribución de los cuerpos detectados por el grupo de Columbia sugiere que en el centro de la Vía Láctea podría haber decenas de miles de agujeros negros similares.

"Tan solo conocemos cerca de cinco docenas de agujeros negros en toda la galaxia, que mide unos 100.000 años luz de ancho, pero se supone que hay entre 10.000 y 20.000 de esos cuerpos en una región de tan solo seis años luz. Sin embargo, nadie ha sido capaz de encontrarlos", señala Hailey en un comunicado.

"Este hallazgo confirma una importante teoría y tiene muchas implicaciones", agrega el autor principal del estudio. Hasta ahora, los científicos habían tratado de observar agujeros negros atrapados en un sistema binario a partir de las ráfagas de rayos X que en ocasiones emiten ese tipo de configuraciones estelares.

Dificultad para detectarlos

El centro de la galaxia está tan alejado de la Tierra, sin embargo, que esas emisiones deben ser especialmente potentes para alcanzar nuestro planeta, por lo que puede detectarse una cada 100 o 1.000 años, según Hailey. Los científicos tampoco pueden observar de forma directa agujeros negros aislados, sin una estrella asociada, dado que no emiten radiación alguna que pueda medirse.

El grupo de Columbia ha utilizado en cambio la estrategia de buscar agujeros negros emparejados con una estrella de baja masa, un tipo de sistema que emite ráfagas de rayos-X de baja intensidad, pero de forma constante.

"Sería muy fácil si los sistemas binarios de agujeros negros ofrecieran de manera rutinaria enormes ráfagas, como las estrellas de neutrones, pero no lo hacen. Por eso tuvimos que dar con otro modo de buscarlos", indica el astrofísico.

Para poner a prueba su método, Hailey y su equipo analizaron de nuevo información obtenida en el pasado por el Observatorio Chandra y fueron capaces de detectar doce sistemas binarios de ese tipo. A partir de esos datos, infieren que puede haber entre 300 y 500 cuerpos similares en las inmediaciones de Sagitario A, así como unos 10.000 agujeros negros aislados solo en esa misma región.

Fuentes: Rtve

Los agujeros negros regulan la formación de estrellas en galaxias masivas

Imagen de la galaxia NGC 5128 o Centaurus A. Crédito: ESO

Los centros de las galaxias masivas se encuentran entre las regiones más exóticas del Universo. Albergan agujeros negros supermasivos con masas en torno a millones e incluso miles de millones de masas solares. Estos agujeros negros son capaces de inducir la caída de abundante material hacia ellos, produciendo así la emisión de enormes cantidades de energía hasta su final inmersión en el agujero negro. Además, durante este período (fase activa de la galaxia o AGN, siglas en inglés de Active Galactic Nucleus), se expulsa material hacia el exterior en forma de chorros a altas velocidades (relativistas) capaces de producir violentos choques con el material que lo rodea.

Desde hacía tiempo se pensaba que toda esta emisión (luz y partículas) hacia las partes más externas, así como el crecimiento del agujero negro central, debía de influir en la manera en la que estas galaxias forman estrellas dificultando dicha formación. “Esta influencia -señala el primer autor del artículo, Ignacio Martín Navarro, quien fue estudiante de doctorado del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y la Universidad de La Laguna (ULL) y, actualmente, investigador de la Universidad de California en Santa Cruz (Estados Unidos) y del Max Planck Institute for Astronomy (Alemania)- nos permitiría explicar relaciones como la existente entre la masa del agujero negro central y la masa total estelar. De hecho, sin esta ‘retroalimentación’, las simulaciones de formación y evolución de galaxias masivas fallan drásticamente tanto en reproducir las propiedades de éstas como en el número de galaxias predichas de una masa determinada”. Sin embargo, hasta la fecha no había ninguna evidencia observacional en favor de esta idea cada vez más asentada y establecida.

“En este trabajo -añade este astrofísico- analizamos los espectros centrales de 74 galaxias con los datos del Hobby-Eberle Telescope Massive Galaxy Survey con el fin de obtener cómo el ritmo de formación estelar en estos sistemas ha cambiado a lo largo de su vida (historia de formación estelar). Para ello utilizamos códigos que nos permiten comparar espectros observados con aquellos predichos por modelos de evolución estelar. De esta manera, podemos saber cuántas estrellas de diversas edades habitan cada una de las galaxias observadas.”

“Como resultado de este análisis -explica Tomás Ruiz Lara, investigador del IAC y otro de los autores del artículo de Nature- encontramos distintas historias de formación estelar para galaxias que albergan agujeros negros de diversas masas. Este hallazgo sugiere de manera clara que, efectivamente, agujeros negros supermasivos centrales son capaces de afectar a la formación estelar a lo largo de toda la galaxia y, es más, que dicho efecto neto depende de la masa de los mismos.”

De acuerdo con este análisis, las galaxias con agujeros negros más masivos en sus centros presentan un mayor ritmo de formación estelar inicial, llevando a la formación de un agujero negro más masivo que pronto es capaz de frenar la formación estelar en estos sistemas. Por el contrario, este proceso se produce mucho más lentamente en aquellas galaxias que actualmente albergan agujeros negros menos masivos, empezando además con una menor eficiencia de formación estelar. “Concretamente -subraya Ruiz Lara-, encontramos que galaxias con agujeros negros centrales más masivos forman la mayoría de su masa (95%) hasta 4.000 millones de años antes que en el caso de las galaxias con agujeros negros menos masivos. De la misma manera, la formación estelar más reciente (durante los últimos 700 millones de años) es mayor en el caso de galaxias con agujeros negros menos masivos.”

El hecho de que la masa de estos agujeros negros esté relacionada con la cantidad de materia y energía emitida en su fase AGN (aspecto bien conocido), unido a los resultados ahora obtenidos, confirma un sencillo escenario previamente establecido y que gracias a este estudio se ve claramente reforzado. Para la formación eficiente de estrellas se necesita gas y polvo frío. Sin embargo, la energía y partículas emitidas desde la zona central de una galaxia en su fase de AGN es capaz de calentar el medio que encuentra a su paso, disminuyendo así la posibilidad de formación estelar. A mayor emisión (que es sinónimo de mayor masa de agujero negro central), menor será la eficiencia de la galaxia anfitriona para formar estrellas. Esto explica fácilmente que galaxias con agujeros negros más masivos vean antes suprimida su formación estelar inicial así como que la formación estelar reciente no sea favorecida.

Estos resultados, de una importancia clave en la astrofísica moderna e intensamente buscados durante los últimos 20 años, ofrecen en definitiva evidencias observacionales a hipótesis ampliamente aceptadas fundamentales para entender cómo se forman y evolucionan las galaxias más masivas.

Crédito: Instituto de Astrofísica de Canarias – IAC

Fuentes: El Universo Hoy

¿Salió el Sistema Solar de una burbuja gigante?

Esta simulación muestra cómo se forman las burbujas en el transcurso de 4,7 millones de años desde los intensos vientos estelares de una estrella masiva - V. Dwarkadas y D. Rosenberg

Científicos plantean una nueva hipótesis sobre los orígenes de nuestro vecindario cósmico
Los científicos han realizado un sin fin de impresionantes descubrimientos sobre el Universo, pero aún no están seguros sobre cómo nació nuestro Sistema Solar. La teoría dominante dice que se formó hace miles de millones de años cerca de una supernova, pero un equipo de la Universidad de Chicago (EE.UU.) cree que nuestros orígenes pueden ser diferentes y lanzan una interesante hipótesis. En un estudio publicado en la revista «Astrophysical Journal», apuntan a que nuestro vecindario cósmico surgió en una burbuja impulsada por el viento en torno a una estrella gigante, hace mucho tiempo muerta. ¿La clave? Un persistente misterio cósmico sobre la abundancia de dos elementos en nuestro Sistema Solar en comparación con el resto de la galaxia.

En vez de contemplar una supernova, el nuevo escenario comienza con un tipo gigante de estrella llamada Wolf-Rayet, que tiene más de 40 a 50 veces el tamaño de nuestro propio Sol. Es la estrella más ardiente, produciendo toneladas de elementos que se arrojan desde la superficie al intenso viento estelar. A medida que la estrella Wolf-Rayet arroja su masa, el viento estelar atraviesa el material que estaba a su alrededor, formando una estructura de burbujas con una capa densa.

«El caparazón de una burbuja de este tipo es un buen lugar para producir estrellas», porque el polvo y el gas quedan atrapados en el interior donde pueden condensarse en estrellas, apunta el coautor Nicolas Dauphas, profesor del Departamento de Ciencias Geofísicas. Los autores estiman que del 1% al 16% de todas las estrellas similares al Sol podrían formarse en dichos viveros estelares.

Además, esta configuración da sentido a dos isótopos que ocurren en proporciones extrañas en el sistema solar primitivo, en comparación con el resto de la galaxia. Los meteoritos que quedaron del sistema solar temprano nos dicen que había mucho aluminio-26. Además, los estudios sugieren que teníamos menos isótopo de hierro-60.

Esto resulta desconcertante, porque las supernovas producen ambos isótopos. «¿Por qué uno fue inyectado en el Sistema Solar y el otro no?», se pregunta el también coautor Vikram Dwarkadas, profesor asociado de investigación en Astronomía y Astrofísica.

Colapso en un agujero negro

Esa pista fue la que les llevó a las estrellas Wolf-Rayet, que lanzan gran cantidad de aluminio-26, pero no hierro-60. «La idea es que el aluminio 26 arrojado desde la estrella Wolf-Rayet es transportado hacia afuera sobre granos de polvo formados alrededor de la estrella. Estos granos tienen suficiente ímpetu para atravesar un lado del caparazón, donde se destruyen en su mayoría, atrapando el aluminio dentro del caparazón», explica Dwarkadas. Eventualmente, parte del proyectil colapsa hacia adentro debido a la gravedad, formando nuestro sistema solar.

En cuanto al destino de la estrella gigante Wolf-Rayet que nos protegió, su vida terminó hace mucho tiempo, probablemente en una explosión de supernova o un colapso directo en un agujero negro. Ese evento produciría poco hierro-60; si se tratara de una supernova, es posible que el hierro 60 creado en la explosión no hubiera penetrado en las paredes de la burbuja o se hubiera distribuido de manera desigual.

Fuentes: ABC

Un Par Gigante de Agujeros Negros se Cuelan en una Imagen de Andrómeda

Fuente de rayos X de J0045 + 41. Image Credit: NASA/ESA/Universidad de Washington

Parece que ni siquiera los agujeros negros pueden resistirse a la tentación de entrometerse de forma inesperada en fotografías. El "objeto intruso" en cuestión aparece como un objeto de fondo en imágenes de la cercana galaxia de Andrómeda, revelado como la que podría ser la pareja más cercana entre sí de agujeros negros supermasivos jamás observada.

Los astrónomos hicieron este notable descubrimiento utilizando datos de rayos X del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y datos ópticos de los telescopios terrestres Gemini-North en Hawai y Palomar Transient Factory de Caltech en California.

Esta fuente inusual, llamada LGGS J004527.30 + 413254.3 (J0045 + 41 para abreviar), se vio en imágenes ópticas y de rayos X de Andrómeda, también conocida como M31. Hasta hace poco, los científicos pensaban que J0045 + 41 era un objeto dentro de M31, una gran galaxia espiral ubicada relativamente cerca a una distancia de aproximadamente 2,5 millones de años luz de la Tierra. Los nuevos datos, sin embargo, revelaron que J0045 + 41 estaba en realidad a una distancia mucho mayor, a unos 2.600 millones de años luz de la Tierra.

"Estábamos buscando un tipo especial de estrella en M31 y pensamos que habíamos encontrado una", dijo Trevor Dorn-Wallenstein de la Universidad de Washington en Seattle, WA, quien dirigió el artículo describiendo este descubrimiento. "¡Nos sorprendió y emocionó encontrar algo muy extraño!"

Aún más intrigante que la gran distancia de J0045 + 41 es que probablemente contenga un par de agujeros negros gigantes en órbita uno cerca del otro. La masa total estimada para estos dos agujeros negros supermasivos es aproximadamente doscientos millones de veces la masa de nuestro Sol.

Anteriormente, un equipo diferente de astrónomos había visto variaciones periódicas en la luz óptica de J0045 + 41 y, creyendo que era miembro de M31, lo clasificó como un par de estrellas que orbitaban una alrededor de la otra una vez cada 80 días.

La intensidad de la fuente de rayos X observada por el Chandra reveló que esta clasificación original era incorrecta. Más bien, J0045 + 41 tenía que ser un sistema binario en M31 que contenía una estrella de neutrones o un agujero negro que extraía material de un compañero, el tipo de sistema que Dorn-Wallenstein buscaba originalmente en M31, o un sistema mucho más masivo y distante que contiene al menos un agujero negro supermasivo de rápido crecimiento.

Sin embargo, un espectro del telescopio Gemini-Norte tomado por el equipo de la Universidad de Washington mostró que J0045 + 41 debe albergar al menos un agujero negro supermasivo y permitió a los investigadores estimar la distancia. El espectro también proporcionó evidencias posibles de que había un segundo agujero negro en J0045 + 41 y se movía a una velocidad diferente de la primera.

Luego, el equipo utilizó datos ópticos de Palomar Transient Factory para buscar variaciones periódicas en la luz de J0045 + 41. Encontraron varios períodos en J0045 + 41, incluidos unos en 80 y 320 días. La relación entre estos períodos coincide con lo predicho por el trabajo teórico sobre la dinámica de dos agujeros negros gigantes que se orbitan entre sí.

"Esta es la primera vez que se han encontrado pruebas tan sólidas para un par de agujeros negros gigantes que se orbitan", dijo la coautora Emily Levesque de la Universidad de Washington.

Los investigadores estiman que los dos supuestos agujeros negros se orbitan entre sí con una separación de solo unos cientos de veces la distancia entre la Tierra y el Sol. Esto corresponde a menos de una centésima parte de un año luz. En comparación, la estrella más cercana a nuestro Sol está a cuatro años luz de distancia.

Tal sistema podría formarse como consecuencia de la fusión, miles de millones de años antes, de dos galaxias que contenían un agujero negro supermasivo. En su actual separación cercana, los dos agujeros negros inevitablemente se dibujan más cerca, ya que emiten ondas gravitacionales.

"No podemos precisar exactamente la cantidad de masa que contiene cada uno de estos agujeros negros", dijo el coautor John Ruan, también de la Universidad de Washington. "Dependiendo de eso, creemos que este par colisionará y se fusionará en un agujero negro en tan solo 350 años o hasta en 360.000 años".

Si J0045 + 41 de hecho contiene dos agujeros negros que se orbitan estrechamente emitirá ondas gravitatorias, sin embargo, la señal no sería detectable con LIGO y Virgo. Estas instalaciones terrestres han detectado fusiones de agujeros negros de masa estelar que no pesan más de 60 soles y, muy recientemente, una entre dos estrellas de neutrones.

"Las fusiones de agujeros negros supermasivos ocurren en cámara lenta en comparación con los agujeros negros de masa estelar", dijo Dorn-Wallenstein. "Los cambios mucho más lentos en las ondas gravitacionales de un sistema como J0045 + 41 se pueden detectar mejor mediante un tipo diferente de instalación de ondas gravitacionales llamada Pulsar Timing Array".

Fuentes: NASA en Español

Nuevas evidencias de la transición al blanco de los agujeros negros

Los agujeros blancos son los inversos temporales de los negros, en lugar de capturar todo en su interior, lo expulsan. / NASA.

Objetos astrofísicos identificados como agujeros negros podrían ser, en realidad, estrellas de gran densidad. Su formación sería el resultado final de múltiples transformaciones disipativas de agujeros negros en su inverso temporal, agujeros blancos, que en un corto plazo de tiempo se descoloran y dejan escapar la luz en lugar de impedir su salida, según una investigación en la que participa la Universidad Complutense de Madrid.

Tras su formación por el colapso de una nube material, un agujero negro se transforma en un corto plazo de tiempo en su inverso temporal, es decir, en uno blanco que, en lugar de impedir que las partículas de su interior escapen, las expulsa. A continuación, el material colapsado se asienta en una configuración sin horizontes.

Esta es la principal conclusión de un estudio, con participación de la Universidad Complutense de Madrid (UCM), que arroja luz sobre este fenómeno que deja de ser una especulación. El trabajo, publicado en Classical and Quantum Gravity, revela que los agujeros negros identificados como tales no se comportan de la manera que la relatividad general explica y, por tanto, serían radicalmente distintos en esencia.

“Esto no es una mera especulación teórica, ya que esta transición estaría acompañada de una 'explosión' originada por la expulsión del material que formó en su primer lugar el agujero negro. Es probable que este fenómeno pueda detectarse en futuras observaciones de ondas gravitatorias”, explica Luis Garay, investigador del departamento de Física Teórica II de la UCM y uno de los autores.

“Según el estudio, la luz y las recientemente detectadas ondas gravitatorias, podrían detectarse desde observatorios", indica el investigador

El trabajo tiene como objetivo entender el efecto de las modificaciones de la relatividad general sobre los agujeros negros. “Una de las implicaciones de nuestro estudio es que la luz, y también las recientemente detectadas ondas gravitatorias, podrían de hecho escapar en determinadas circunstancias y ser detectadas en observatorios”, añade el docente. Es decir, expulsan en lugar de atrapar.

Conectando física microscópica con experimental

Garay y el resto de investigadores se han centrado en calcular el intervalo de tiempo que un agujero negro necesita para transformarse en uno blanco. “Este cálculo es esencial para entender las consecuencias físicas y observacionales de nuestra propuesta”, justifica.

El cálculo de esta cantidad se ha realizado mediante una generalización del formalismo que se usa en mecánica cuántica para describir el denominado efecto túnel. Al contrario que en mecánica clásica, las partículas en mecánica cuántica pueden seguir múltiples trayectorias virtuales para desplazarse de una posición inicial a otra final.

“En nuestro caso, existen muchas maneras en las que un agujero negro puede convertirse virtualmente en un agujero blanco, y sumando sobre todas estas posibilidades puede obtenerse una medida del intervalo de tiempo en el que esto ocurrirá”, desarrolla el investigador de la UCM.

Esta propuesta permite interrelacionar la teoría cuántica y la gravitatoria, conectando así la física microscópica del espacio-tiempo con la experimental. “Nuestro objetivo general es desarrollar esta línea de investigación hasta que podamos mejorar el conocimiento sobre la naturaleza teórica de los agujeros negros y la gravedad cuántica”, concluye Garay.

Fuentes: ABC 

Captan por primera vez el abrazo cósmico de dos gigantescos agujeros negros

Representación de los dos agujeros, situados en la galaxia «0402+379», a 750 millones de años de la Tierra - Joshua Valenzuela/UNM

Han detectado a dos agujeros negros supermasivos que orbitan entre sí. Esto ayudará a entender el proceso de fusión de galaxias

Si el amor es capaz de unir lo que parece imposible, la gravedad no se queda atrás. Gracias a ella, el Universo está lleno de galaxias en colisión, estrellas binarias, planetas rodeados de lunas o incluso asteroides formados por parejas o tríos. Recientemente, las ondas gravitacionales han demostrado que los agujeros negros se fusionan y generan un intenso colapso que resuena por el cosmos. Ahora, por primera vez, los investigadores han observado la interacción entre dos agujeros negros supermasivos cercanos, al menos en la escala de la Astrofísica. Sus observaciones han sido publicadas recientemente en la revista The Astrophysical Journal, y son muy importantes porque permitirán entender mejor a estos grandes objetos y su influencia en la evolución de las galaxias en colisión.

«Durante mucho tiempo, hemos estado tratando de encontrar una pareja de agujeros negros supermasivos en órbita como consecuencia de la fusión de dos galaxias», ha explicado Greg Taylor, investigador en la Universidad de Nuevo México (Estados Unidos) y coautor del estudio. Aunque los modelos habían predicho que algo así debía de existir, hasta ahora no se había podido ver.

Pero ahora, gracias a esta última investigación, los científicos aprenderán cosas nuevas sobre cómo un evento es capaz de alterar el espacio-tiempo e influir en la evolución de las galaxias.

15.000 millones de soles

Los dos agujeros negros, situados en la galaxia «0402+379», están a 750 millones de años luz de la Tierra y, según los científicos, tienen una masa de 15.000 millones de soles. Los agujeros negros son tan masivos, que tardan en completar una vuelta completa respecto al otro alrededor de 24.000 años.

Fotografía coloreada de la galaxia. Hay dos agujeros negros supermasivos en el centro, tal como muestran los discos de acreción y los chorros gemelos- UNM

La distancia que les separa de la Tierra hace que sea extremadamente difícil poder medir su movimiento. «Si imaginas una uña en el planeta recientemente descubierto en Proxima Centauri, a 4,2 años luz de la Tierra, que se mueva a un centímetro por segundo en su superficie, obtienes el mismo movimiento que estamos resolviendo con esta pareja de agujeros», ha explicado Roger W. romani, investigador de la Universidad de Stanford y coatuor del estudio. Por eso, en su opinión, lo que han logrado es «todo un triunfo tecnológico».

Según los autores, esta observación permite aprender mucho sobre el Universo y sobre la evolución de las galaxias. «Las órbitas de las estrellas nos proporcionaron unos importantes conocimientos sobre las estrellas», ha dicho Bob Zavala, otro de los coautores. «Ahora podremos usar las mismas técnicas para entender cómo son los agujeros negros supermasivos y las galaxias en las que residen».

De hecho, esta investigación podría ayudar a entender mejor cómo va a evolucionar la propia Vía Láctea, puesto que en cuestión de miles de millones de años «chocará» con la galaxia Andrómeda.

«Los agujeros negros supermasivos tienen una gran influencia sobre las estrellas de sus alrededores y sobre el crecimiento y la evolución de la galaxia», ha explicado Taylor. «Así que entenderlos un poco mejor y comprender qué ocurre cuando se fusionan podría ser importante para nuestra comprensión del Universo».

Estos investigadores observarán este sistema durante los próximos tres o cuatro años para afinar su estimación de la órbita, y confían en que otros investigadores traten de hacer estudios similares sobre posibles agujeros negros supermasivos en fusión.

Fuentes: ABC