18/Ene/05

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Ondas de espacio-tiempo orbitan un agujero negro

Astrónomos de la Universidad de Harvard y del Instituto Tecnológico de Massachussets (MIT) han detectado evidencias de la existencia de gas muy caliente de hierro que parece estar corriendo una carrera sobre las líneas de espacio-tiempo alrededor de un agujero negro.

(El Mensajero de los Astros, Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics) El equipo de astrónomos usó el satélite explorador de rayos X Rossi Timing Explorer (XRTE) de la NASA para ver cómo los rayos X emanados de un agujero negro localizado a 40.000 años luz parecen parpadear. Ellos los hicieron coincidir con la luz visible irradiada por el gas de hierro y encontraron que las dos clases de radiación estaban sincronizadas.

"Los agujeros negros son objetos tan extremos que pueden plegar y tirar del entramado del espaciotiempo alrededor de ellos a medida que giran —dijo Jon Miller del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica, y autor principal del artículo que será publicado en The Astrophysical Journal Letters—. La materia azotada alrededor del agujero negro no tiene otra alternativa que montarse en esa onda. Albert Einstein lo predijo hace 80 años, y ahora comenzamos a ver evidencia de ello."

Un agujero negro es una región del espacio donde las fuerzas gravitatorias son tan grandes que ni siquiera la luz puede escapar. El gas y el polvo convergen hacia el agujero negro en un disco de acreción, arremolinándose alrededor de ese vórtice como si fuera agua entrando en una alcantarilla. Este proceso de acreción genera grandes cantidades de luz, sobre todo radiación de rayos X, particularmente en la región más interna (la más caliente) del disco de acreción. Cerca del agujero negro, la gravedad es especialmente intensa, pero aún así la luz puede encontrar un escape escalando el pozo gravitacional del agujero negro y perdiendo energía mientras lo hace. Así, los cientificos pueden estudiar la actividad de los agujeros negros con telescopios de rayos X como el Rossi Explorer.

Miller y Jeroen Homan (MIT), por primera vez encontraron una conexión entre dos importantes características de las observaciones de los agujeros negros: oscilaciones cuasi periódicas (QPOs, en inglés) y la amplia línea K de hierro. Los QPOs refieren a la forma en que los rayos X parecen parpadear. La amplia línea K de hierro hace referencia a la forma de un pico en un espectrograma (una herramienta usada para analizar las caracterídticas de la luz, como por ejemplo la energía). La luz de los átomos de hierro que emiten en una frecuencia específica crean una franja brillante en el espectrograma. El ancho o la estrechez de la franja indican mayores o menores energías, debido a que la luz pierde energía al escalar el pozo gravitacional.

Usando el Rossi Explorer, Miller y Homan estudiaron un agujero negro denominado GRS 1915+105, distante unos 40.000 años luz, en la constelación Aquila (Águila). Ellos notaron que el QPO de baja frecuencia (1 a 2 Hertz) estaba ligado a cambios en la anchura de la línea K de hierro, como si ambas características estuvieran relacionadas. El que ambas señales estuviesen en sincronía y no se vieran afectadas por otros fenómenos —como la actividad de aspersor del agujero negro— sugiere fuertemente que ambos ocurren muy cercanamente al agujero negro. Y esto, según los científicos, descarta la teoría que dice que las líneas anchas de hierro son creadas en los vientos del agujero negro, lejos del agujero en cuestión.

El descubrimiento llevó a la pregunta de qué cosa podría causar la conexión. "Los QPOs de alta frecuencia provienen probablemente de materia girando rápidamente alrededor del agujero negro, brillando como lamparitas en una calesita —dijo Homan—. Desde luego, la materia se mueve alrededor del agujero negro mucho más rapidamente que cualquier atracción de parque de diversiones. Vimos frecuencias de cientos de Hertz, o ciento de vueltas de disco por segundo. Lo cual es toda una carrera".