22/Nov/06

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Agujero negro en rotación a velocidad extrema empuja los límites teóricos

La revista New Scientist ha infomado que se ha observado un agujero negro que gira a más velocidad que ningún otro de los conocidos hasta ahora.

Esta observación respalda la idea de que únicamente las estrellas que giran a gran velocidad pueden sufrir los "derrumbes" internos que producen poderosas explosiones a las que se les llama estallidos largos de rayos gama.

Para medir la velocidad de giro de los agujeros negros, los astrónomos miden el tamaño de los discos de materia que se mueven en órbita alrededor de ellos. Un agujero negro que gira arrastra el espacio-tiempo alrededor de él, incrementando la velocidad de la materia que orbita a su alrededor. Esto permite que la materia se mueva en una órbita más cercana sin que resulte aspirada por el agujero negro, de modo que la rotación más veloz de un agujero negro causa que la materia se pueda mover en una órbita más estable.

Pero el borde más interno de este disco es demasiado pequeño para que se lo pueda ver directamente. De modo que, en las mediciones previas del giro de los agujeros negros, los científicos han tenido que asumir características tales como la inclinación del disco con respecto a la línea visual con la Tierra.

Ahora, los astrónomos han logrado medir el giro de un agujero negro con un nuevo método, que requiere pocas presunciones. Jeffrey McClintock, del centro Smithsoniano de Harvard de astrofísica en Cambridge, Massachusetts, EEUU, fue quien llevó adelante la investigación.

Gas caliente

El equipo de McClintock examinó un agujero negro ubicado en nuestra galaxia, llamado GRS 1915+105, que se encuentra a 36.000 años luz de distancia. Cuanto más cerca del agujero negro, más caliente se encuentra la materia, así que el equipo se basó en observaciones de rayos X realizadas con el Observatorio Orbital Rossi de rayos-X de la NASA (RXTE) para medir la temperatura del gas en el disco.

Hallaron que la órbita más estable alrededor de GRS 1915 está tan cerca que el agujero negro debe girar unas 950 veces por segundo, la rotación más rápida registrada jamás en un agujero negro.

"La aplicación de esto para comprender los agujeros negros y de su física es realmente importante", le dijo McClintock a New Scientist. "Es el tema más excitante en el que he trabajado".

Sin embargo, un segundo estudio de GRS 1915 sugiere que la velocidad de rotación podría ser menor, de acuerdo a un análisis de los mismos datos de RXTE de Matthew Middleton, de la Universidad de Durham, del Reino Unido, y sus colegas.

Colapso estelar

Chris Done, miembro del equipo de Middleton, dice que su análisis indica que la velocidad de giro es "sustancial pero no extrema". Ellos argumentan que los rayos X dispersan a los electrones del disco, lo cual hace que las temperaturas parezcan más altas de lo que realmente son. Esto da la ilusión de un disco más cerrado, y por lo tanto de un giro más veloz del agujero negro, dicen.

Pero si el equipo de McClintock está en lo cierto, el agujero negro está girando al 98 % de la tasa máxima teórica, que se calcula en base a cuán rápido pueden girar las estrellas antes de derrumbarse para formar agujeros negros.

La observación refuerza la idea de que las explosiones de rayos gama, unas explosiones efímeras pero poderosas, se producen en estrellas de giro veloz. En este escenario, se forma un agujero negro en el centro de cada estrella de giro veloz, y una parte de la materia estelar restante forma un disco que cae en espiral hacia el agujero negro.

Giro rápido

La interacción entre el agujero negro y el disco de materia produce chorros de energía y materia que emiten cantidades copiosas de rayos gama. Pero para que se forme este disco, la estrella tiene que estar girando con mucha rapidez al colapsar, y algunos astrónomos tienen dudas de que las estrellas puedan estar girando con tanta rapidez en esa etapa de sus vidas.

Esta nueva investigación podría despejar algunas de esas dudas. "Nos dice que las estrellas encuentran alguna manera de morir con una gran cifra de rotación en su parte media", dice Stanford Woosley, de la Universidad de California en Santa Cruz, EEUU, que no es miembro del equipo.

Christopher Fryer, del National Laboratory de Los Alamos, New Mexico, EEUU, que tampoco forma parte del equipo, está de acuerdo. Dice que es una "fuerte evidencia de que la naturaleza puede lograr en las estrellas las altas tasas de velocidad de giro que producen estallidos de rayos gamma".

McClintock dice que tiene la esperanza de que el futuro análisis de observaciones similares en otros sistemas permitirá obtener la velocidad de giro de una media docena de agujeros negros, algo que ellos lograrían en unos dos años. "Vamos a aplicar esto tan ampliamente como podamos", dijo.

Fuente: New Scientist, Spaceflight Now. Traducido por Eduardo J. Carletti