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Los agujeros negros liberan más energía de lo que se pensaba

Un equipo de astrofísicos coordinado desde Australia ha analizado las emisiones energéticas de un agujero negro que crece en la galaxia M83. Los resultados revelan que estos misteriosos objetos, aunque sean pequeños, pueden aportar al entorno gran cantidad de energía mecánica a través del viento y los chorros que generan

La acreción o acumulación de masa en los agujeros negros libera hacia sus galaxias anfitrionas gran cantidad de energía, de hecho más de lo que pensaban los científicos hasta ahora. Así lo sugiere el estudio que esta semana publica en Science un grupo de investigadores internacional liderado desde el centro ICRAR de Australia.

En concreto destacan los aportes de la energía mecánica (que aquí coincide con la cinética porque no hay potencial) de los vientos y chorros o jets de materia que se generan en torno a los agujeros negros.

Imagen compuesta de la galaxia espiral M83. Cerca del centro luminoso se encuentra el microcuasar MQ1 con el agujero negro. / NASA, ESA, the Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

La energía mecánica o cinética que aportan el viento y los jets de los agujeros negros supera las previsiones

“Los jets –que se cree son lanzados por líneas de campo magnético– son rápidos, estrechos y no llevan mucha masa, pero tienen una gran cantidad de energía cinética”, explica a Sinc Roberto Soria, investigador del ICRAR y coautor del trabajo.

“Por su parte los vientos, que se producen generalmente por la presión de la radiación, se extienden en un ángulo más amplio, son más lentos y pueden mover una gran cantidad de masa”, añade el científico, quien reconoce que es casi imposible discernir en objetos tan lejanos cuánta energía está contenida en el viento y cuánta en el chorro.

Para destacar la importancia de la energía mecánica los investigadores han contado con la ayuda de fórmulas físicas –en concreto el denominado límite de Eddington, que establece unos máximos para otra energía, la radiante– aplicadas al objeto que les ha servido de referencia: un agujero negro asociado a un microcuasar de la galaxia M83, al que han observado durante más de un año.

“Por fin hemos encontrado un energético microcuasar (llamado MQ1) donde vemos un pequeño agujero negro –su masa es inferior a 100 veces la del Sol– que nos simplifica muchos las cosas”, dice Soria. “Ya no tenemos que invocar más a agujeros negros inusualmente masivos para explicar los datos, pues demostramos que incluso uno pequeño puede ser muy energético”.

La energía cinética que fluye del agujero negro analizado fue más alta que lo que estable el límite de Eddington. Esto sugiere que estos objetos pueden emitir mucha energía mecánica o cinética durante bastante tiempo, aportando más a su entorno de lo que cabría esperar en base sólo a su energía radiante.

El hallazgo ayudará a los científicos a modelar mejor los cambios que se producen en los agujeros negros a lo largo del tiempo, así como a entender mejor cómo afectan a las galaxias donde crecen.

Referencia bibliográfica: R. Soria, K. S. Long, W. P. Blair, L. Godfrey, K. D. Kuntz, E. Lenc, C. Stockdale, P. F. Winkler. “Super-Eddington Mechanical Power of an Accreting Black Hole in M83”. Science, 28 de febrero de 2014.

Fuente: Sinc. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Agujero negro de 1.000 años de edad… el más joven en la Vía Láctea

El remanente de supernova altamente distorsionado llamado W49B tiene alrededor de mil años de edad, como se ve en la Tierra, y está a una distancia de unos 26.000 años luz de distancia. La imagen que mostramos puede contener el más reciente agujero negro formado en la galaxia de Vía Láctea. La imagen combina los rayos X del Observatorio Chandra de rayos X de la NASA en azul y verde, y los datos de radio del Very Large Array de la NSF en rosa, y los datos infrarrojos del Observatorio Palomar de Caltech en amarillo

Las explosiones de supernovas que destruyen las estrellas masivas por lo general son simétricas, y el material estelar es despedido más o menos uniformemente en todas las direcciones. Sin embargo, en la supernova W49B, el material cerca de los polos de la estrella en rotación condenada fue expulsado a una velocidad mucho más alta que el material que emanó de su ecuador. Los chorros disparados desde los polos de la estrella son lo que le dan forma principalmente a la explosión de supernova y sus secuelas.

Rastreando la distribución y la cantidad de los diferentes elementos en el campo de escombros estelares, los investigadores pudieron comparar los datos de Chandra con los modelos teóricos de cómo explota una estrella. Por ejemplo, encontraron hierro en sólo la mitad de la remanente, mientras que otros elementos tales como azufre y silicio se extienden por todas partes. Esto coincide con las predicciones de una explosión asimétrica. La imagen anterior de Chandra de rayos X de W49B muestra sólo el hierro (púrpura) y el silicio (azul). También, W49B tiene mucha más en forma de barril que la mayoría de otros restos en los rayos X y en varias otras longitudes de onda, lo que apunta a una muerte inusual de esta estrella.

Los autores también examinaron qué tipo de objeto compacto dejó atrás la explosión de supernova. La mayor parte del tiempo, las estrellas masivas que colapsan en supernovas dejan un denso núcleo en rotación llamado estrella de neutrones. Los astrónomos pueden detectar estas estrellas de neutrones a través de sus pulsos de rayos X o de radio, aunque a veces una fuente de rayos X se ve sin pulsaciones. Una búsqueda cuidadosa de los datos de Chandra no reveló evidencias de una estrella de neutrones, lo que implica que se podría haber formado un objeto aún más exótico en la explosión, es decir, un agujero negro.

Un ejemplo bien conocido de remanente de supernova en nuestra galaxia que probablemente contiene un agujero negro es SS433. Se cree que este remanente tiene una edad comprendida entre 17.000 y 21.000 años como se ve desde la Tierra, por lo que es mucho más antiguo que W49B.

Fuente: Daily Galaxy. Aportado por Eduardo J. Carletti

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Un nuevo estudio descubre que el universo temprano se «calentó» más tarde de lo que se creía

Un nuevo estudio de la Universidad de Tel Aviv revela que los agujeros negros, formados a partir de las primeras estrellas en nuestro universo, calentaron el gas en el espacio más tarde de lo que se pensaba. También imprimen una firma clara en las ondas de radio que los astrónomos ahora pueden buscar. El trabajo es un nuevo hallazgo importante acerca de los orígenes del universo

«Una de las fronteras emocionantes en la astronomía es la época de la formación de las primeras estrellas», explica el profesor Rennan Barkana de la Escuela de Física y Astronomía, un autor del estudio de la UTA. «Puesto que el universo se llenó con átomos de hidrógeno en ese momento, el método más prometedor para la observación de la época de las primeras estrellas es mediante la medición de la emisión de hidrógeno con las ondas de radio.»

El estudio, recientemente publicado en la prestigiosa revista Nature, fue co-escrito por la Dra. Anastasia Fialkov de TAU y la École Normale Supérieure de París, y el Dr. Eli Visbal de Columbia y Harvard.

Arqueología cósmica

Los astrónomos exploran nuestro lejano pasado, miles de millones de años atrás en el tiempo. A diferencia de los arqueólogos que trabajan en la Tierra, que sólo pueden estudiar los restos del pasado, los astrónomos pueden ver directamente el pasado. La luz procedente de los objetos distantes tarda mucho tiempo en llegar a la Tierra, y los astrónomos pueden ver estos objetos como lo fueron cuando se emitió esa luz. Esto significa que si los astrónomos miran lo suficientemente lejos, se pueden ver las primeras estrellas, ya que en realidad estaban en los inicios del universo. Así, el nuevo hallazgo de que el calentamiento cósmico ocurrió después de lo que se pensaba significa que los observadores no tienen que buscar tan lejos, y será más fácil ver este hito cósmico.

El calentamieto cósmico puede ofrecer una manera de investigar directamente los primeros agujeros negros, ya que probablemente fueron alimentados por sistemas de estrellas llamados «agujeros negros binarios». Estos son pares de estrellas en los que la estrella más grande puso fin a su vida con una explosión de supernova que dejó un remanente de agujero negro en su lugar. El gas de la estrella compañera es atraído hacia el agujero negro, por lo que es «destripada» por la fuerte gravedad y emite una radiación de rayos X de alta energía. Esta radiación llega a grandes distancias, y se cree que volvió a calentar el gas cósmico, después de que se había enfriado como resultado de la expansión cósmica original. El descubrimiento de la nueva investigación que es este calentamiento fue más tardío.

El programa de radio cósmico

«Antes se creía que el calentamiento se produjo muy temprano», dice el profesor Barkana, «pero descubrimos que la imagen estándar depende delicadamente de la energía precisa con la que se emiten los rayos X. Si se tienen en cuenta las observaciones actualizadas de las binarias de agujero negro cambian las expectativas para la historia del calentamiento cósmico. Esto da lugar a una nueva predicción del tiempo temprano (cuando el universo tenía sólo 400 millones de años) en el que el cielo se llenó de manera uniforme con ondas de radio emitidas por el gas de hidrógeno».

Con el fin de detectar las ondas de radio que se esperan de hidrógeno en el universo temprano, varios grupos internacionales importantes han construido y puesto en funcionamiento nuevos conjuntos de radiotelescopios. Estos arreglos fueron diseñados bajo la premisa de que el calentamiento cósmico ocurrió demasiado pronto como para verlo, así que, en cambio, estos conjuntos sólo pueden buscar un evento cósmico más tardío, en el que la radiación de las estrellas rompió los átomos de hidrógeno en el espacio entre las galaxias. El nuevo descubrimiento invalida la opinión común, e implica que estos radiotelescopios también pueden detectar signos reveladores del calentamiento cósmico causado por los primeros agujeros negros.

Fuente: Tel Aviv University. Aportado por Eduardo J. Carletti

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