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Un agujero negro gigante desconcierta a los astrónomos

Un agujero negro con una masa equivalente a 17.000 millones de soles fue detectado en una pequeña galaxia, según un nuevo estudio

El agujero, descubierto por científicos del Instituto Max Planck para Astronomía en Heidelberg, Alemania, es el segundo de mayor tamaño jamás detectado, pero lo desconcertante es que se halla en una galaxia «diminuta». Se encuentra en el centro de la galaxia NGC 1277, en la constelación de Perseo, a una distancia cercana a los 220 millones de años luz.

«Es uno de los agujeros negros más grandes que se ha observado hasta ahora y cientos de veces mayor de lo que estimábamos para una galaxia de este tamaño», señaló el astrónomo holandés Remco van den Bosch, uno de los investigadores.

La galaxia NGC 1277, que aparece en una imagen captada por el telescopio Hubble, tiene una masa diez veces menor que la Vía Láctea, pero alberga un agujero negro 4.000 veces mayor que el que se encuentra en el centro de nuestra galaxia.

El agujero descubierto es tan masivo que las estrellas que lo rodean se desplazan a una velocidad superior a 100 kilómetros por segundo o 360.000 kilómetros por hora.

Enigma

El hallazgo plantea dudas respecto a las teorías actuales, según las cuales un agujero negro crece en tándem con su galaxia huésped.

Los astrónomos creen que la mayoría de las galaxias, incluida la Vía Láctea, albergan en su seno un agujero negro supermasivo. Según esta hipótesis, la masa de estos agujeros representa cerca del 0,1% del llamado bulbo estelar de la galaxia, como se denomina a las estrellas de mayor edad en torno a su centro.

Pero la masa del agujero en NGC 1277 ocupa el 14% del bulbo.

Parte de la razón por la que se creía que los agujeros negros no pasaban del máximo de 0,1% es que hay un límite a la cantidad de materia que puede absorber un agujero negro de una vez, «como cuando una multitud intenta pasar por una puerta». Si hay mucho material, el agujero negro expulsa una parte, explicó Karl Gebhardt, astrónomo de la Universidad de Austin, en Texas, y otro de los autores del estudio publicado en la revista Nature.

En el caso de NGC 1277, los científicos no saben por qué el agujero negro siguió creciendo hasta alcanzar su supermasa.

Rompecabezas

Determinar el tamaño de un agujero negro es extremadamente difícil, ya que absorbe la luz en sus alrededores y no puede ser visto. Los astrónomos miden por ello la llamada «esfera de influencia» del agujero negro, es decir, sus efectos gravitacionales en las estrellas y nubes de gas vecinas.

En la Vía Láctea, por ejemplo, es posible observar estrellas individuales durante su órbita en torno al agujero negro Sagittarius A para determinar su masa.

En el caso de los más de 100 agujeros negros distantes cuyas masas han sido estimadas, los científicos se basaron en medidas de la velocidad de estrellas cercanas.

Utilizando el telescopio Hobby-Eberly en el estado de Texas, Estados Unidos, fue posible detectar hasta ahora cerca de 900 galaxias que albergan agujeros negros.

«Hacemos un modelo de una galaxia y usamos programas computacionales para analizar las órbitas estelares», le dijo Van den Bosch a la BBC.

«Es como un gran rompecabezas. Tratamos de considerar conjuntamente todas esas órbitas de forma que coincidan con la galaxia observada y las velocidades medidas».

Remco van den Bosch, quien trabajaba anteriormente en la Universidad de Texas en Austin, y sus colegas, se sorprendieron al encontrar algunos de los agujeros negros más grandes en galaxias relativamente pequeñas, como NGC 1277.

La galaxia podría ayudar a desentrañar el misterio de cómo surgieron los agujeros negros.

«Esta galaxia parece ser muy antigua», afirmó Van den Bosch.
«De alguna forma este agujero negro creció rápidamente hace mucho tiempo, pero desde entonces, no se han formado nuevas estrellas y la galaxia no ha sufrido grandes cambios».

«Estamos tratando de entender como ocurrió ese proceso y no tenemos todavía una respuesta. Pero eso es lo hace este trabajo tan emocionante».

Fuente: BBC Mundo. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Descubren un agujero negro supermasivo del tamaño más pequeño hasta ahora

Gracias al Observatorio Chandra de rayos X, y a otros observatorios, se ha identificado uno de los agujeros negros supermasivos de menor masa que se haya observado jamás en medio de una galaxia. La galaxia madre es del tipo que no se espera que albergue un agujero negro supermasivo, lo que sugiere que este agujero negro, aunque se relaciona con sus primos supermasivos, puede tener un origen distinto

El agujero negro se sitúa en el centro de la galaxia espiral NGC 4178, mostrado en esta imagen del Sloan Digital Sky Survey. El recuadro muestra una fuente de rayos X en la posición del agujero negro, en el centro de la imagen del Chandra. Un análisis de los datos del Chandra, junto con los datos infrarrojos del telescopio espacial Spitzer, y los datos de radio tomados del Very Large Array, indican que el agujero negro está cerca del extremo inferior de masa en el rango de masas de los agujeros negros supermasivos.

Estos resultados se publicaron en la revista The Astrophysical Journal, siendo los autores Nathan Secrest, de la Universidad George Mason en Fairfax, Virginia, y sus colaboradores.

Las propiedades de la fuente de rayos X, incluyendo su brillo y espectro —la cantidad de rayos X a distintas longitudes de onda— y su brillo en longitudes de onda infrarrojas, indican que hay un agujero negro en el centro de NGC 4178, que está acumulando rápidamente material de sus alrededores. Los mismos datos también sugieren que la luz generada por este material incidente se ve absorbida masivamente por el gas y polvo que rodea el agujero negro.

Se usó una conocida proporción entre la masa de un agujero negro y la cantidad de rayos X y ondas de radio generadas para estimar la masa del agujero negro. Este método nos da una masa para el agujero negro de menos de 200.000 veces la masa del Sol. Esto concuerda con la masa estimada por medio de otros métodos empleados por los autores, y es menor que los valores típicos para los agujeros negros supermasivos de millones a miles de millones de veces la masa del Sol.

NGC 4178 es una galaxia espiral situada a unos 55 millones de años luz de la Tierra. No contiene una concentración central brillante —o abultamiento— de estrellas en su centro. Fuera de NGC 4178, en la actualidad se cree que otras cuatro galaxias sin abultamientos contienen agujeros negros supermasivos. De estos cuatro agujeros negros, dos tienen masas que pueden estar en el orden de la del agujero negro de NGC 4178. Las observaciones de XMM-Newton de una fuente de rayos X descubierta por Chandra en el centro de la galaxia NGC 4561 indica que la masa de este agujero negro es mayor a 20.000 veces la masa del Sol, pero la masa podría ser sustancialmente superior si el agujero negro acumula material con lentitud, provocando que se genere una menor emisión de rayos X.

El artículo que describe estos resultados se publicó en el ejemplar del 1 de octubre de 2012 de la revista The Astrophysical Journal, siendo sus autores Araya Salvo y sus colaboradores.

La masa del agujero negro en la galaxia NGC 4395 se estima que tiene aproximadamente 360.000 veces la masa del Sol, tal como lo publicaron en su artículo del 20 de octubre de 2005 Peterson y sus colaboradores en The Astrophysical Journal.

Anteriormente, los astrónomos han encontrado que las observaciones de una gran cantidad de galaxias son consistentes con una estrecha correlación entre la masa de un agujero negro supermasivo y el abultamiento de la galaxia madre. Los modelos teóricos desarrollados para explicar estos resultados acuden a la fusión de galaxias y predicen que es improbable que las galaxias sin abultamientos alberguen agujeros negros supermasivos. Los resultados encontrados para NGC 4178 y las otras cuatro galaxias mencionadas van contra las predicciones, y pueden sugerir que hay más de un mecanismo en marcha para la formación de agujeros negros supermasivos.

Se hallaron otras tres fuentes de rayos X en la imagen de Chandra. Si están situados en NGC 4178 es probable que sean sistemas binarios que contengan un agujero negro o una estrella de neutrones. La más brillante de las tres fuentes puede ser un agujero negro de masa intermedia con una masas de unas 6.000 veces la del Sol.

Fuente: Varios medios. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Hallada la estrella más cercana al agujero negro central de la Vía Láctea

Un equipo norteamericano, con participación del CSIC, ha localizado a la estrella más próxima al agujero negro del centro de nuestra galaxia. Es la estrella S0-102, que tarda 11,5 años en completar su órbita. El hallazgo permitirá conocer cómo funciona la fuerza de gravedad en entornos extremos y profundizar en el conocimiento de los agujeros negros supermasivos

Científicos de EEUU y Canadá, junto al investigador Rainer Schödel del CSIC en España, han encontrado a la estrella más próxima a Sagitario A*, el agujero negro con cuatro millones de veces la masa del Sol situado en el centro de la Vía Láctea.

Se trata de la estrella S0-102, que tarda solo 11,5 años en completar su órbita alrededor del agujero negro. El trabajo, liderado por la investigadora de la Universidad de California-Los Ángeles (EE UU) Andra Ghez, permitirá conocer cómo opera la ley de la gravedad en entornos extremos. Los resultados aparecen publicados en la revista Science.

«Hasta ahora solo se conocía una estrella que orbita alrededor de Sagitario A*: S0-2, que tarda en completar una órbita 16,2 años. Su estudio nos ha permitido establecer la masa del agujero negro en cuatro millones de masas solares. Ahora, gracias a este nuevo hallazgo, no solo conocemos dos estrellas con órbitas muy próximas a Sagitario A*, sino que además podremos comprobar la teoría de la relatividad general bajo condiciones de gravedad extremas», asegura Schödel, que trabaja en el Instituto de Astrofísica de Andalucía (CSIC).

La detección de la estrella ha sido posible gracias a un archivo de imágenes de alta resolución obtenidas por el observatorio W. M. Keck en el volcán Mauna Kea en Hawai a lo largo de los últimos 17 años, con la ayuda de un nuevo método de análisis de imagen desarrollado por Schödel que permite detectar estrellas que antes resultaban demasiado débiles y pasaban inadvertidas.

«Gracias a esta nueva técnica hemos podido detectar S0-102 en una imagen tomada hace unos diez años y seguirla a lo largo de su órbita», destaca el investigador.

La relatividad general sugiere que la geometría del espacio-tiempo no es rígida, sino que la presencia de materia produce que se modifique y, más concretamente, se «curve» en las inmediaciones de los objetos. 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. Los agujeros negros supermasivos constituyen un entorno idóneo para verificar este efecto.

Estrellas en entornos extremos

Las estrellas S0-2 y S0-102 dibujan órbitas elípticas alrededor de Sagitario A*, de modo que cada cierto tiempo se hallan excepcionalmente próximas al agujero negro. Se cree que, en esas circunstancias, su movimiento se ve afectado por la intensa curvatura del espacio-tiempo producida por Sagitario A*, lo que causa, entre otros efectos, que su órbita no termine por cerrarse, sino que trace una elipse abierta.

«Medir los efectos de la gravedad sobre las órbitas estelares es muy interesante porque la gravedad es la menos conocida de las cuatro fuerzas fundamentales», señala Schödel.

«Pero el entorno de Sagitario A*, con miles de estrellas y remanentes estelares, era un entorno difícil: no podíamos medir las desviaciones en S0-2 porque la masa de esos cuerpos, indetectables con los telescopios actuales, también contribuye a las alteraciones de la órbita –señala el científico–.Para poder desenredar los distintos efectos, el de la Relatividad General y el de la masa alrededor de Sagitario A*, se necesitaban al menos dos estrellas con las que poder medir con una alta precisión».

Referencia bibliográfica:

L. Meyer et al. “The shortest known period star orbiting our Galaxy´s supermassive black hole”. Science, 5 de octubre de 2012. DOI: 10.1126/science.1225506.

Fuente: Sinc. Aportado por Eduardo J. Carletti

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