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Los agujeros negros supermasivos giran y devoran todo a gran velocidad

Nuevas observaciones de las emisiones de rayos X de los monstruos galácticos indican que se formaron rápidamente tras la gran explosión inicial

Una esfera con una masa de dos millones de soles y un diámetro de más de tres millones de kilómetros (ocho veces la distancia de la Tierra a la Luna), cuya superficie gira casi a la velocidad de la luz, es lo que más se aproxima al agujero negro que han observado astrofísicos estadounidenses y europeos con dos telescopios espaciales. Lo que han conseguido confirmar por primera vez es que los agujeros negros situados en el centro de las galaxias giran a gran velocidad, lo que da pistas sobre cómo y cuándo se formaron y crecieron.

“Es la primera vez que se ha podido medir con precision la velocidad de rotación de un agujero negro supermasivo”, explicó ayer Guido Risaliti, de la Universidad de Harvard (EE UU) y del observatorio de Arcetri (Italia). Pero esa velocidad es prácticamente imposible darla en kilómetros por hora, reconocía Fiona Harrison, de Caltech (EE UU), porque “los agujeros negros son muy extraños”.

Harrison está contenta porque han resuelto un problema de hace dos decenios, un plazo muy corto pero que indica la velocidad a la que avanza el conocimiento de estos enigmáticos fenómenos cósmicos.

La masa de los agujeros negros galácticos puede ser hasta miles de millones de veces superior a la del Sol. En la Vía Láctea existe uno de estos monstruos, pero los astrofísicos se han fijado esta vez en el que ocupa el centro de una galaxia espiral cercana, la NGC 1365, situada a 56 millones de años luz de la Tierra. Con el nuevo telescopio espacial Nustar de la NASA y el XMM-Newton de la ESA, han podido probar que el agujero negro rota rápidamente, aunque sin sobrepasar los límites que impone la teoría, basada en las ecuaciones de Einstein. Los resultados se publican en la revista Nature.

A pesar de su nombre, los agujeros negros son uno de los espectáculos más luminosos del Universo, recuerda el experto estadounidense Christopher Reynolds en la misma revista. Al engullir el gas y posiblemente también las estrellas cercanas al centro galáctico, liberan cantidades enormes de energía, incluidos rayos X, que permiten detectarlos.

El Nustar en un telescopio lanzado en junio pasado que está diseñado especialmente para detectar los fotones de mayor energía dentro del rango de los rayos X, que a su vez son la banda más energética del espectro electromagnético, tras los rayos gamma.

Lo que más interesa a los astrofísicos es que la velocidad de giro de un agujero negro (que se revela en la deformación del espacio-tiempo en la zona cercana al horizonte de sucesos, más allá del cual ni la materia ni la luz escapa) puede considerarse el remanente fósil de su proceso de formación.

La conclusión en este caso es que se formó muy rápidamente, tragándose enormes cantidades de gas y materia en poco tiempo, a partir de su origen muy poco después de la gran explosión o Big Bang (unos centenares de millones años de los más de 13.000 millones de antigüedad del Universo). Todavía no se sabe cómo pudo suceder esto, así que habrá que esperar a nuevos instrumentos para conocer los detalles de uno de los mayores misterios cósmicos.

Fuente: El País. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Agujero negro supermasivo en NGC 4526 tiene 450 millones de veces la masa del Sol

Publicado en Nature, un grupo de investigadores del Observatorio Austral Europeo en Garching-bei-München, Alemania, reportan un sobresaliente agujero negro supermasivo. Situado a 55 millones de años luz de la Tierra, en el núcleo de la galaxia lenticular NGC 4526, se encuentra un agujero negro cuya masa es 450 millones de veces la del Sol

El artículo fue publicado en línea el 30 de enero de 2013, aunque fecha de los resultados de la investigación consignada es el 11 de septiembre de 2012. Para obtener las cifras exactas los científicos desarrollaron un nuevo método, más preciso, para determinar la masa de los agujeros negros supermasivos, que son los que se encuentran en el núcleo de las galaxias. Este trabajo los llevó a estudiar el efecto del cuerpo en las nubes de gas molecular que lo rodean.

Los investigadores, dirigidos por Timothy Davis, explican que el método permite determinar cómo se mueven las nubes de gas ante la presencia o ausencia de un agujero negro, de esta forma son capaces de deducir la masa del objeto en el momento en el que se conecta con el movimiento de los gases.

Las masas de los agujeros negros en el centro de las galaxias guardan una relación directa con multitud de propiedades de las mismas, lo que sugiere que ambos podrían haber evolucionado simultáneamente. Hasta ahora, la cantidad de agujeros negros que se han medido con exactitud es pequeño, y los métodos para medirlos son limitados.

Conseguir una exacta medición de la masa de los agujeros negros acercaría a los investigadores a mejorar su comprensión de la formación de algunas galaxias.

Este logro fue conseguido por medio del telescopio ALMA (Atacama Large Millimeter/submillimeter Array) en Chile y la implementación de un nuevo tipo de interferómetros capaces de medir con gran precisión la luz que llega a nuestro planeta desde las galaxias lejanas. De esta forma explican que consiguieron realizar mediciones de repetición sobre NGC 4526.

Una nueva técnica con un nuevo actor, el gas molecular, que servirá para arrojar «luz» sobre los agujeros negros que se encuentran en los núcleos de las galaxias del universo cercano. Un primer estudio que ha conseguido dar con un agujero negro supermasivo con una masa 450 millones de veces más grande que el Sol.

Resumen del artículo científico:

Las masas de los agujeros negros supermasivos que se encuentran en los núcleos de las galaxias están correlacionadas con una multitud de propiedades de ellas, lo que lleva a proponer que las galaxias y los agujeros negros pueden evolucionar juntas. La cantidad de agujeros negros cuya masa ha sido medidad de forma fidedigna es pequeña, y la cantidad de métodos de medición es limitada, frenando los intentos por comprender esta evolución conjunta.

La medición directa de la masa de un agujero negro es posible en la actualidad utilizando la cinemática estelar (en las galaxias de tipo primitico), la cinemática del gas ionizado (en algunas galaxias espirales y en los tipos primitivos de galaxias) y en los objetos raros que tienen una emisón central de máser.

Aquí mostramos que al modelar el efecto de un agujero negro sobre la cinemática del gas molecular es posible encajar las observaciones interferométricas de emisión de CO y de este modo estimar con precisión la masa del agujero negro. Estudiamos la dinámica del gas en la galaxia primitiva NGC 4526, y obtuvimos un mejor ajuste, que nos dice que la presencia de un objeto central oscuro debe tener de 4,5 +4,2/-3,1 × 108 masas solares (límite de confianza de 3 s).

Con la nueva generación de interferómetros de longitudes de onda milimétricas se podrían reproducir estas observaciones en galaxias ubicadas hasta 75 megaparsecs en menos de 5 horas de tiempo de observación. El uso de gas molecular como marcador cinemático debería permitir la estimación de la masa de un agujero negro en cientos de galaxias en el universo local, mucho más de lo que se puede acceder con las técnicas actuales.

Fuente: Nature. Aportado por Eduardo J. Carletti

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El radiotelescopio EHT nos permitirá ver el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea

El Event Horizon Telescope, o EHT, será un radiotelescopio «virtual» del tamaño de nuestro planeta. ¿Qué significa esto? Diversos radiotelescopios ubicados bien distantes entre sí, más o menos ubicado en ambos extremos de la circunferencia de la Tierra, éstos toman señales y componen su información en una imagen única gracias al uso de un proceso llamado interferometría de muy larga base (VLBI)

Con esta técnica, se observa un objeto celeste al mismo tiempo con un conjunto de radiotelescopios, de modo que las ondas electromagnéticas de la radiación del objeto se reciben en instantes diferentes en cada radiotelescopio, según su posición sobre la Tierra. Con esto se logra formar un patrón de franjas de interferencia que permite reconstruir la imagen como si se tratase de un radiotelescopio único.

Los científicos tienen la esperanza de que el EHT «tome imagen» del agujero negro supermasivo central de la Vía Láctea, llamado SgrA* (Sagitario A*), más o menos en unos cinco años.

En 1971, los científicos postularon la existencia de SgrA* en el centro de nuestra galaxia. La primera prueba astrofísica de su existencia se obtuvo el 13 de febrero de 1974. Lo lograron los astrónomos Bruce Balick y Robert Brown, utilizando el interferómetro del Observatorio Radioastronómico Nacional (National Radio Astronomy Observatory) de EEUU.

Posteriormente, midiendo el movimiento de las estrellas que se encuentran en los alrededores de este agujero negro gigantesco, se pudo determinar su masa, que rondaría los cuatro millones de masas solares concentradas en una región con una radio menor de 45 UA (la unidad astronómica es la distancia media entre la Tierra y el Sol). En comparación, el afelio (el punto donde está más alejado del Sol) de Plutón está ubicado a 49 UA.

Entre el 18 y el 20 de enero se celebró en el Observatorio Steward de la Universidad de Arizona una conferencia sobre el EHT. En la web se puede encontrar información sobre estas charlas, aquí y aquí también: «Earth-sized radio telescope to take first pic of black hole«.

Las observaciones astronómicas actuales indican que SgrA* tiene un tamaño 4 veces menor a su radio de Schwarzschild, pero no nos permiten llegar más lejos que esto. Se espera que dentro de cinco años, gracias al EHT, se logre observar una región con un radio similar al radio de Schwarzschild en torno a SgrA*.

Hasta que esto ocurra, la información más valiosa sobre los discos de acreción en los agujeros negros supermasivos se está obteniendo gracias al chorro de la galaxia elíptica M87 (para algunos la «Piedra Rosetta» de la astrofísica de agujeros negros). Gracias a la técnica VLBI con resolución submilimétrica se ha podido observar el chorro a una distancia de solo 3 radios de Schwarzschild en la frecuencia de 345 GHz .

La imagen de SgrA* que veremos con el EHT dependerá mucho de sus propiedades físcas. Los modelos teóricos ofrecen una gran cantidad de alternativas. Por ejemplo, aún no sabemos si está o no en rotación, aunque la hipótesis más razonable es que debe estar en rotación, aunque no se sabe a qué velocidad.


Estas imágenes obtenidas con simulaciones numéricas muestran algunas de las posibles imágenes de SgrA* (por ejemplo, arriba, la imagen para velocidades de rotación bajas, medias y altas).

Las emisiones de radio de SgrA* deben estar dominadas por la existencia de un chorro (parte de la materia en caída hacia el horizonte de sucesos sale eyectada transversalmente antes de atravesar el horizonte). Nuestro agujero negro supermasivo no está activo, pero de vez en cuando cae materia en su interior, de modo que debe tener un chorro, aunque débil y fragmentado. Se espera que el EHT pueda observar dicho chorro en el entorno del horizonte de sucesos, aunque no será tarea fácil.

En resumen, el radiotelescopio más grande que se puede construir en la Tierra, un radiotelescopio del tamaño de la Tierra, nos permitirá observar el entorno del agujero negro supermasivo más cercano. Para interpretar las observaciones se están realizando simulaciones numéricas que muestran todos los resultados posibles. Pero como ocurre muchas veces, quizás haya sorpresas y la Naturaleza sea más compleja que lo predecible.

Fuente: Francis The Mules Science News y otros sitios. Aportado por Eduardo J. Carletti

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