Científicos de la NASA descubren el agujero negro más pequeño conocido

Ha sido detectado el agujero negro más pequeño que se conoce hasta la fecha, tiene una masa aproximada de 3,8 veces la de nuestro Sol y orbita en torno a una estrella.

El agujero negro más pequeño que se conoce hasta la fecha pertenece al sistema binario XTE J1650-500, tiene una masa aproximada de 3,8 veces la de nuestro Sol y orbita en torno a una estrella. Crédito:NASA/CXC/A. Hobar GREENBELT, Md.

Utilizando una nueva técnica, dos científicos de la NASA han identificado el agujero negro con menor masa que se conoce. Con una masa de 3,8 veces la de nuestro Sol y un diámetro de tan sólo 24 kilómetros, este agujero negro está muy cerca del tamaño mínimo que pueden tener los agujeros negros que se originan a la muerte de una estrella.

"Este agujero negro roza realmente el límite. Durante muchos años los astrónomos han querido conocer cuál es el menor tamaño posible de un agujero negro, y éste descubrimiento supone un paso más hacia la respuesta a esta pregunta", afirma el autor principal Nikolai Shaposhnikov del Centro de Vuelo Espacial Goddard de la NASA en Greenbelt, Maryland.

Shaposhnikov y su colega del Centro Goddald Lev Titarchuk han presentado sus resultados el 31 de marzo en una reunión de la División de Astrofísica de Alta Energía de la Sociedad Astronómica Americana en Los Ángeles, California. Titarchuk también trabaja en la Universidad George Mason en Fairfax, Virginia, así como en el Laboratorio de Investigación Naval de los Estados Unidos en Washington D.C.

El diminuto agujero negro reside en un sistema binario de la Vía Láctea conocido como XTE J1650-500. Dicho nombre viene de sus coordenadas en la constelación austral de Ara. El sistema fue descubierto el 2001 por el satélite Rossi X-ray Timing Explorer (RXTE) de la NASA. Los astrónomos pronto se dieron cuenta de que J1650 albergaba una estrella normal y un agujero negro con poca masa, pero nunca se había medido con precisión dicha masa.

En esta ilustración cenital de un agujero negro y su disco circundante, el gas que circula hacia el agujero negro se amontona justo en el borde exterior, produciendo un embotellamiento. Este embotellamiento se produce en un lugar más cercano en los agujeros negros más pequeños, por lo que los rayos X se emiten en una escala de tiempo más pequeña. Crédito: NASA

El método utilizado por Shaposhnikov y Titarchuk ha sido descrito en varios trabajos publicados en Astrophysical Journal. Utiliza la relación entre los agujeros negros y la zona interior del disco que los rodea, donde el gas gira en espiral hacia el interior antes de realizar la fatal zambullida. Cuando la frenética entrada de material alcanza un determinado ritmo, el gas se acumula cerca del agujero negro y emite un torrente de rayos X. La intensidad de los rayos X varía en un patrón que se repite en intervalos de tiempo casi regulares. Esta señal recibe el nombre de oscilación casi periódica, OCP.

Durante mucho tiempo los astrónomos han sospechado que la frecuencia de las OCPs dependía del tamaño de los agujeros negros. Titarchuk se percató de que la zona de congestión está muy cerca del agujero negro en aquellos que son muy pequeños, de manera que la OCP tiene una alta frecuencia. A medida que el agujero negro aumenta su masa, la zona de congestión se va alejando, de manera que disminuye la frecuencia de las OCPs. Para medir la masa del agujero negro, Shaposhnikov y Titarchuk utilizan los datos facilitados por el RXTE que ha realizado mediciones muy precisas de las frecuencias del las OCPs en, al menos, 15 agujeros negros.

El año pasado, Shaposhnikov y Titarchuk aplicaron su método de las OCPs a tres agujeros negros cuyas masas habían sido medidas por otras técnicas. En su nuevo artículo aplicaron su método a otros agujeros negros, tres de los cuales tenían bien determinadas sus masas. "En cada caso, nuestras mediciones se ajustaban a las de otros métodos" afirma Titarchuk. "Sabemos que nuestra técnica funciona porque ha pasado cada prueba con sobresaliente".

Las mediciones de las masas de los agujeros negros mediante observaciones cronometrasdas de alta precisión, han sido realizadas por el RXTE de la NASA. Crédito: NASA

Cuando Shaposhnikov y Titarchuk aplicaron su método a XTE J1650-500, calcularon una masa de 3,8 veces la de nuestro Sol, con un margen de incertidumbre de media masa solar. Este valor está muy por debajo del record del anterior agujero negro con una masa medida de forma fiable, XTE J1650-500, que era de 6,3 veces la masa del Sol.

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Por debajo de un umbral crítico aun desconocido, una estrella que muere produce una estrella de neutrones en lugar de un agujero negro. Los astrónomos creen que la frontera entre los agujeros negros y las estrellas de neutrones está en algún punto entre 1,7 y 2,7 masas solares. Para la física fundamental es importante conocer esta línea divisoria porque proporcionará información a los científicos acerca del comportamiento de la materia bajo condiciones de densidad extremadamente alta.

A pesar del diminuto tamaño de este nuevo plusmarquista, los futuros viajeros espaciales deberán tener cuidado. Los pequeños agujeros negros como el de J1650 producen fuerzas de atracción más fuertes que los grandes agujeros negros encontrados en el centro de las galaxias, por lo que acercarse a ellos puede ser más peligroso. "Si usted se aventura en las proximidades del agujero negro J1650, su gravedad estirará su cuerpo hasta convertirlo en un espagueti", afirma Shaposhnikov.

Shaposhnikov añade que RSTE es el único instrumento que puede cronometrar con alta precisión las observaciones necesarias para esta línea de investigación. "RXTE es absolutamente crucial para las mediciones de estos agujeros negros", añade.

Autores del artículo: Robert Naeye / Rob Gutro

Fuente: Astroseti
Traducido al español por: Jesús Canive