Nuevo método para investigar el 'apetito' de los agujeros negros

 

Un equipo internacional de astrónomos ha descubierto una forma completamente nueva de investigar cómo se comportan los agujeros negros activos cuando consumen la materia galáctica de su entorno. Se descubrió que una muestra de agujeros negros activos en el centro de 136 galaxias brillan en luz de microondas y de rayos X de la misma manera, sin importar su 'apetito' por la materia galáctica circundante, como nubes de gas y polvo.

Las dos estrellas más masivas que se tocan acabarán chocando como agujeros negros

 

Ilustración de artista de una estrella binaria de contacto. La más pequeña, caliente y brillante (izquierda) tiene unas 32 veces la masa de nuestro Sol y actualmente está perdiendo masa a favor de su compañera mayor(derecha), que tiene 55 veces la masa del Sol. Las estrellas son blancas azules debido a sus altas temperaturas: 43 000 y 38 000 Kelvin, respectivamente. Crédito: UCL / J. daSilva.

Dos estrellas masivas, en contacto entre  sí, se encuentran en camino de convertirse en agujeros negros que acabarán chocando uno contra el otro, generando ondas en el tejido del espacio-tiempo, según una nueva investigación de científicos de UCL y  la Universidad de Postdam.

Las estrellas, alojadas en la galaxia vecina a la nuestra conocida como la Pequeña Nube de Magallanes, se encuentran parcialmente en contacto intercambiando material, con una de ellas actualmente alimentándose de la otra. Completan una órbita cada tres días y son el ejemplo más masivo que se conoce de una pareja de estrellas que se tocan, llamadas binarias de contacto.

Gaia descubre una nueva familia de agujeros negros

 Posición en el mapa de la Vía Láctea de los dos primeros agujeros negros descubiertos por la misión Gaia, GBH1 y GBH2. Crédito: ESA/Gaia/DPAC; CC BY-SA 3.0 IGO, CC BY-SA 3.0 IGO.

La misión Gaia de la ESA ha ayudado a descubrir un nuevo tipo de agujero negro. La nueva familia ya tiene dos miembros y ambos están mas cerca de la Tierra que cualquier otro agujero negro de los que conocemos.

Un equipo de astrónomos ha estudiado las órbitas de estrellas rastreadas por Gaia y se dieron cuenta de que algunas de ellas se tambaleaban en el cielo, como si sufrieran la influencia gravitatoria de objetos masivos. Varios telescopios los buscaron, pero no se pudo hallar luz, dejando solo una posibilidad: agujeros negros.

Hasta hace poco, todos los agujeros negros que conocíamos habían sido descubiertos por la emisión de luz, habitualmente en longitudes de onda de rayos X y radio, producida por el material que se precipita hacia su interior. Los nuevos agujeros negros, llamados GBH1 y GBH2, en cambio, solo pueden ser detectados por sus efectos gravitatorios.

Los astrónomos desentierran agujeros negros con Chandra

 

Este gráfico muestra dos de las galaxias del nuevo estudio, con los datos en rayos X de Chandra en púrpura y los datos ópticos del SDSS en rojo, ver y azul. Estos agujeros negros fueron encontrados en galaxias que son débiles e luz óptica pero brillantes en rayos X. Créditos: imagen en rayos X de NASA/CXC/SAO/D. Kim et al.; imagen óptica/infrarroja de Legacy Surveys/D. Lang (Perimeter Institute)).

Cientos de agujeros negros que estaban anteriormente escondidos, o «enterrados», han sido descubiertos utilizando el telescopio espacial de rayos X Chandra de la NASA. Esto ayuda a los astrónomos a tener un censo más preciso de los agujeros negros que hay en el Universo.

Los agujeros negros menos potentes también limpian su entorno

 Simulación en cuatro pasos de un agujero negro con un chorro en radio de baja energía que limpia el centro de una galaxia, como un soplador de hojas. Entre cada imagen han pasado 200 000 años. Crédito: Mukherjee et al.

Un equipo internacional de científicos ha descubierto que un débil chorro de material expulsado por un agujero negro poco activo puede actuar como una especie de «soplador de hojas» que limpie partes de una galaxia. El agujero negro observado eliminará cerca del 75% del gas frío de las regiones centrales de la galaxia en unos pocos millones de años. Esto, probablemente, detendrá la formación de estrellas.

Hasta ahora, este fenómeno solo se había observado en los agujero negros que emiten radiación intensa, que arrastra el gas de las galaxias y con ello impide que se formen nuevas estrellas.

Cómo se refleja el Universo cerca de los agujeros negros

 La luz procedente de la galaxia lejana da varias vueltas alrededor de un agujero negro, más veces cuanto más cerca pasa de él y, por tanto, vemos la misma galaxia en diferentes direcciones. Crédito de la infografía: Peter Laursen.

En la cercanía de un agujero negro, el espacio están tan deformado que hasta los rayos de luz se curvan, dando varias vueltas a su alrededor. Este fenómeno nos puede permitir ver múltiples versiones de la misma cosa. Cuando observamos una galaxia lejana situada más allá del agujero negro, podemos tener la suerte de ver la misma imagen varias veces, aunque cada vez más distorsionada.

Hubble descubre novedades en la concentración espacial de agujeros negros

 

La cantidad de masa que puede acumular un agujero negro varía ampliamente desde menos del doble de la masa de nuestro Sol hasta más de mil millones de veces la masa de nuestra estrella. A medio camino hay agujeros negros de masa intermedia, de cientos a decenas de miles de masas solares. Por ello, el tamaño de los agujeros negros varía entre pequeños, medianos y grandes. Créditos: NASA, ESA, T. Brown, S. Casertano y J. Anderson (STScI).

Los astrónomos encontraron algo inesperado en el corazón del cúmulo globular NGC 6397: una concentración de agujeros negros más pequeños en lugar de un agujero negro masivo.

Los cúmulos globulares son sistemas estelares extremadamente densos, que albergan estrellas que están muy juntas. Estos sistemas también suelen ser muy antiguos: el cúmulo globular en el que se ha centrado este estudio, NGC 6397, es casi tan antiguo como el propio universo. NGC 6397 reside a 7800 años luz de distancia con respecto a la Tierra, por lo que lo convierte en uno de los cúmulos globulares más cercanos a nuestra ubicación. Debido a que su núcleo es muy denso, se lo conoce como cúmulo de núcleo colapsado.

¿Cómo de potentes son en realidad los agujeros negros?

Los agujeros negros poseen campos magnéticos mucho más débiles de lo que se pensaba. Crédito: Michael McAleer/UF News.

Los agujeros negros son famosos por sus músculos: una intensa atracción gravitatoria famosa por engullir estrellas enteras y lanzar chorros de materia al espacio a casi la velocidad de la luz. Pero resulta que la realidad puede no estar a la altura del mito. En un nuevo artículo, científicos de la Universidad de Florida han descubierto que estas roturas del tejido del Universo poseen campos magnéticos significativamente más débiles de lo que se pensaba.

Descubren nuevas evidencias de la transición al blanco de los agujeros negros

Un estudio astrofísico en el que participa la Universidad Complutense de Madrid (UCM) ha descubierto que algunos agujeros negros se transforman en su inverso temporal, es decir, en uno blanco que en lugar de impedir que las partículas de su interior escapen las expulsa.
La principal conclusión del estudio, publicado en 'Classical and Quantum Gravity', es que los agujeros negros identificados como tales no se comportan de la manera que la relatividad general explica y, por tanto, serían radicalmente distintos en esencia.

Los agujeros negros podrían no ser callejones sin salida después de todo

Un modelo de espacio-tiempo 'plegado' ilustra cómo se puede formar un puente de agujero de gusano con al menos dos bocas que están conectadas por una sola garganta o tubo. Crédito: edobric | Shutterstock.

Un cuerpo físico podría ser capaz de cruzar un agujero de gusano, a pesar de las fuerzas de marea extremas, según sugieren en un estudio nuevo Diego Rubiera-García y su equipo. Este resultado viene apoyado por el hecho de que se conservarían las interacciones entre las diferentes partes del cuerpo que lo mantienen unido.

En sus trabajos anteriores, los investigadores habían encontrado descripciones teóricas de agujeros negros sin singularidad, ese extraño punto infinitesimalmente pequeño donde el espacio y el tiempo llegan abruptamente a su fin. Lo que encontraron en el centro de un agujero negro, y sin haber estado realmente buscando uno, fue la estructura esférica y de tamaño finito de un agujero de gusano. "Lo que hicimos fue reconsiderar una cuestión fundamental en la relación entre la gravedad y la estructura subyacente del espacio-tiempo. En términos prácticos, descartamos una hipótesis que se cumple en la relatividad general pero que no hay ninguna razón a priori para que se mantenga en las extensiones de esta teoría".

Los agujeros negros pueden ser en dos dimensiones

La tridimensionalidad de los agujeros negros podría ser mera apariencia: toda su información se podría contener en una superficie bidimensional, según un estudio que aboga por la hipótesis holográfica.

En principio, nada que entre en un agujero negro puede salir. Esto ha complicado mucho el estudio de estos cuerpos misteriosos, que comenzó en 1916 y planteó la hipótesis de su existencia como consecuencia de la Teoría de la relatividad de Einstein.

Hay sin embargo un consenso entre la comunidad científica en cuanto a la entropía del agujero negro, ya que su ausencia violaría la segunda ley de la termodinámica. Jacob Bekenstein y Stephen Hawking sugieren que la entropía de un agujero negro es proporcional a su área de volumen. Este pensamiento da lugar a la teoría de la “holografía”, que sugiere que lo que parece ser en tres dimensiones, resulta una imagen proyectada en un horizonte cósmico de dos dimensiones a distancia, como un holograma, que a pesar de ser una imagen bidimensional parece ser tridimensional.

Los agujeros negros pueden bloquear la formación de nuevas estrellas

Los partículas de radiofrecuencia emitidas por los agujeros negros situados en los centros de las galaxias maduras bloquean la formación de nuevas estrellas. Ai lo ha determinado un estudio elaborado por científicos de la Universidad John Hopkins.
"Cuando nos fijamos en el pasado de la historia del Universo, se puede ver como estas galaxias van 'contruyendo' estrellas a lo largo de su vida y, en algún momento dejan de hacerlo. Nosotros nos hemos preguntado el por qué de este comportamiento", ha explicado uno de los autores del trabajo, Tobias Marriage.
Según han explicado los expertos, en el espacio, el gas caliente que se introduce en una galaxia puede enfriarse y condensarse, formando estrellas. Algunos gases también se canalizan hacia abajo en el agujero negro de la galaxia, que crece junto con la población estelar. Este ciclo se puede repetir de forma continua: cuanto más gas se enfria y condensa, más estrellas comienzan a brillar y el agujero negro central crece más y es masivo.

Sometidos por los agujeros negros

Los científicos están cada vez más cerca de confirmar que todas las galaxias, esencialmente las espirales y elípticas, mantienen sus cientos de miles de millones o billones de estrellas unidas gracias a una potentísima fuerza de gravedad que se ubica en el centro de cada una de ellas.

Es de destacar que las estrellas de las galaxias espirales giran en torno al núcleo de la galaxia, donde se aglutina el mayor número de estrellas por unidad cúbica, pero parece insuficiente que este grupo constituido de millones de estrellas puedan mantener unidas y girando a su alrededor al resto de las estrellas componentes de una galaxia, en algunos casos, como la galaxia elíptica M 87, con más de un billón de estrellas. Hay algo más, justo en el centro de los núcleos de las galaxias que posee una fuerza superior y que además de mantener compacto el núcleo de la galaxia, mantiene estrellas girando a su alrededor a distancias de cientos de miles de años luz (un año luz equivale a 9,6 billones de km).

Chandra de NASA encuentra una gran abundancia de agujeros negros en una galaxia ahí al lado

de NASA

Utilizando datos del observatorio de rayos X Chandra de NASA, los astrónomos han descubierto una gran abundancia, sin precedentes, de agujeros negros en la Galaxia de Andrómeda, una de las galaxias más cercanas a la Vía Láctea.

Empleando más de 150 observaciones de Chandra, a lo largo de más de 13 años, los investigadores identificaron 26 candidatos a agujero negro, el mayor número hasta la fecha, en una galaxia fuera de la nuestra. Muchos consideran que Andrómeda es una galaxia hermana de la Vía Láctea. Ambas chocarán al final, dentro de varios miles de millones de años.

Usar agujeros negros para medir el ritmo de expansión del Universo

de Tel Aviv University

Hace unos años, los investigadores revelaron que el Universo se está expandiendo a un ritmo mucho más rápido de lo que se pensaba originalmente - un descubrimiento que consiguió el premio Nobel en 2011. Pero medir el ritmo de esta aceleración a grandes distancias es todavía difícil y problemático, afirma el Prof. Hagai Netzer, de la Escuela de Física y Astronomía de la Universidad de Tel Aviv.

Agujeros negros que crecen más rápido de lo esperado

de University of Central Lancashire

Escondidos en los centros de la mayoría de las galaxias hay agujeros negros que pueden pesar desde un millón a miles de millones de veces tanto como el Sol.

Una nueva investigación, publicada en el Astrophysical Journal, muestra que estos agujeros negros están creciendo a ritmos mucho más altos de lo que se había creído posible. Incluso el agujero negro de nuestra propia Galaxia la Vía Láctea, que a parte de ello parece muy tranquilo, ha estado consumiendo el equivalente a un Sol cada 3000 años.

De súper a ultra: ¿cómo de grandes pueden ser los agujeros negros?

El agujero negro en el centro de esta galaxia es parte de un estudio de 18 de los mayores agujeros negros en el universo. Esta galaxia elíptica grande está en el centro del cúmulo de galaxias PKS 0745-19, que se encuentra alrededor de 1,3 millones de años luz de la Tierra 

de NASA

Algunos de los mayores agujeros negros del Universo podrían ser realmente mayores de lo que se pensaba, según un estudio realizado con datos del observatorio de rayos X Chandra.

Los astrónomos conocen desde hace tiempo la clase de los agujeros negros mayores, a los que llaman agujeros negros "supermasivos". Típicamente, estos agujeros negros, situados en los centros de galaxias, tienen masas que van desde unos pocos millones a unos pocos miles de millones de veces la masa de nuestro Sol.

Astrónomos descubren el "eslabón perdido" de los agujeros negros

El descubrimiento de un agujero negro que explulsa poderosos rayos de material ha arrojado nueva luz sobre algunas de las fuentes más brillantes de rayos X observadas en otras galaxias, según un nuevo estudio dirigido por la Universidad de Durham en Reino Unido y publicado en 'Nature'.

Mediante el uso desde la Tierra telescopios de rayos X en órbita, incluyendo satélites Swift de la NASA y XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea, un amplio equipo internacional de astrónomos observó cómo la emisión de rayos X del agujero negro en nuestra galaxia vecina más cercana, Andrómeda, a más de 2.000.000 años luz de distancia, se iluminó y se desvaneció en el transcurso de seis meses. leer mas Esta es la primera vez que los chorros de rayos han sido detectados a partir de un agujero negro de masa estelar fuera de nuestra galaxia, la Vía Láctea. Es la segunda fuente de rayos X (ULX) ultraluminosa que se ha visto en Andrómeda en los últimos dos años. Telescopios de rayos X han demostrado que muchas galaxias cercanas tienen ULXs, que puede ser lo suficientemente brillante como para eclipsar a toda una galaxia con rayos X.

Los astrónomos han pasado años debatiendo si estos agujeros negros son sólo unas pocas veces la masa del Sol, están absorbiendo el gas de una estrella en órbita o si son los agujeros negros más masivos. El autor principal de esta investigación, el doctor Matthew Middleton, anteriormente en la Universidad de Durham y ahora con sede en la Universidad de Ámsterdam (Países Bajos), afirmó: "El agujero negro que se observó en Andrómeda es el eslabón perdido".

"Nuestras observaciones nos dicen que esta fuente ultraluminosa de rayos X, y por extensión muchas otras, es sólo un agujero alrededor de diez veces la masa del Sol, que es la ingestión de material lo más rápido que se puede", explicó el doctor Middleton, que añade: "Vimos un agujero negro desde que va mordisqueando delicadamente un aperitivo a los atracones en el plato principal, y luego poco a poco disminuyendo hacia el postre".

El equipo vio a la emisión de ondas de radio extremadamente brillante que cayeron a la mitad en sólo 30 minutos. "El descubrimiento de estas ondas de radio de una ultraluminosa fuente de rayos X es la pistola humeante, un claro indicativo de que son sólo normales, los agujeros negros todos los días", dijo el coautor, el doctor James Miller-Jones, del Centro Internacional para la Investigación en Astronomía Radio Perth en Australia.

"Esto nos dice que la región que produce ondas de radio es muy pequeña, no más lejos de la distancia entre Júpiter y el Sol", añaden los astrónomos. A pesar de la gran distancia a Andrómeda, la ausencia de polvo y gas en esa dirección permite una vista sin obstáculos, dando a los científicos importantes nuevos conocimientos sobre cómo se producen los chorros de los atracones de un agujero negro, hallazgo que fue confirmado por el zoom del radiotelescopio ' Very Long Baseline Array'.http://www.europapress.es

CIENCIA «Réquiem» por dos agujeros negros

Las ondas gravitacionales que emiten los agujeros negros moribundos pueden dar pistas sobre la colisión cósmica que les dio origen. Al menos eso cree un grupo de investigadores de la Universidad de Cardiff, que publica los resultados de su trabajo en la revista Physical Review Letters.Los agujeros negros son regiones del espacio en las que la gravedad es tan fuerte que no permite que se escape la luz. Cuando están aislados, son objetos completamente oscuros que no emiten ningún tipo de radiación. Sin embargo, aquellos que se deforman por la presencia cercana de otro —o una colisión— emiten ondas gravitacionales.

Las ondas gravitacionales, predichas por Albert Einstein hace casi un siglo, son ondulaciones en el tejido del espacio-tiempo que se mueven a la velocidad de la luz y son muy difíciles de detectar. Su observación, de momento, siempre ha sido indirecta e inferida de la pérdida de energía de los sistemas estudiados.

En la actualidad se están construyendo interferómetros láser de gran tamaño para detectar las ondas gravitacionales que surjan de la colisión entre dos agujeros negros u otros eventos cósmicos. Estos instrumentos son sensibles a las ondulaciones del espacio-tiempo en un rango de frecuencias similar al de las ondas sonoras.

Dos agujeros negros que orbitan uno alrededor del otro emiten ondas gravitacionales y pierden energía en el proceso. Cada vez se acercan más hasta que colisionan y forman uno nuevo, completamente deformado. Y éste emite todo un rango de notas diferentes, parecidas a las de una campana, mientras que los estables solo «tocan» una.

En el caso de los agujeros negros, la frecuencia de cada nota y la velocidad a la que decaen depende de dos parámetros: su masa y lo rápido que rota. Por eso los científicos creen que si se detectan las ondulaciones y pueden medir sus frecuencias podrán deducir su masa y velocidad de rotación.

Simulaciones de colisión
Los investigadores utilizaron el superordenador ARCCA para realizar un gran número de simulaciones de dos agujeros negros colisionando, y descubrieron que las diferentes «notas musicales» podían dar aún más información.

«Comparando la intensidad de los distintos sonidos es posible, no sólo saber cómo es el agujero negro resultante, sino también cómo son los dos agujeros negros originales que colisionaron», explicó Ioannis Kamaretsos, responsabel de las simulaciones por ordenador. «Si la teoría de la Relatividad General es correcta es posible que podamos aclarar cómo han afectado a la evolución de las galaxias los agujeros negros supermasivos de su interior».

Aunque los resultados de la investigación son prometedores, los científicos todavía esperan contrastar sus resultados con los que puedan obtener con los nuevos detectores en construcción. «Los detectores avanzados todavía están construyéndose, pero nos permitirán poner a prueba nuestras predicciones durante la próxima década», explicó B. Sathyaprakash, coautor del trabajo.http://www.abc.es leer mas

Cómo cambian de marcha los agujeros negros

de Royal Astronomical Society

Los agujeros negros son motores extremadamente eficientes que no sólo tragan materia, sino que devuelven también gran cantidad de energía al Universo a cambio de la masa que comen. Cuando los agujeros negros atraen masa, también provocan la emisión de una intensa radiación de rayos X y producen potentes chorros de materia. Pero no todos los agujero negros hacen esto del mismo modo.

Ello ha intrigado durante mucho tiempo a los astrónomos. Pero estudiando dos agujeros negros activos los investigadores del SRON Netherlands Institute for Space Research han acumulado indicios que sugieren que cada agujero negro puede cambiar entre dos regímenes diferentes, como cambiar las marchas de un motor.http://observatori.uv.es/ leer mas