Los agujeros negros se encuentran entre los objetos más asombrosos y misteriosos del Universo conocido. Estos gigantes gravitacionales se forman cuando las estrellas masivas sufren un colapso gravitatorio al final de su vida útil y se desprenden de sus capas externas en una explosión masiva (una supernova).
Mientras tanto, el remanente estelar se vuelve tan denso que la curvatura del espacio-tiempo se vuelve infinita en su vecindad y su gravedad tan intensa que nada (ni siquiera la luz) puede escapar de su superficie. Esto los hace imposibles de observar usando telescopios ópticos convencionales que estudian objetos en luz visible.
Como resultado, los astrónomos suelen buscar agujeros negros en longitudes de onda no visibles o observando su efecto en los objetos cercanos.
Después de consultar al Versión 3 de datos de Gaia (DR3), un equipo de astrónomos dirigido por la Universidad de Alabama Huntsville (UAH) recientemente observó un agujero negro en nuestro patio trasero cósmico. Como describen en su estudio, este monstruoso agujero negro tiene aproximadamente doce veces la masa de nuestro Sol y se encuentra a unos 1.550 años luz de la Tierra.
Debido a su masa y relativa proximidad, este agujero negro presenta oportunidades para los astrofísicos.
El estudio fue dirigido por la Dra. Sukanya Chakrabarti, la cátedra Pei-Ling Chan Endowed en el Departamento de Física de la UAH. A ella se unieron astrónomos de los Observatorios de la Institución Carnegie para la Ciencia, el Instituto de Tecnología de Rochester, el Centro Carl Sagan del Instituto SETI, UC Santa Cruz, UC Berkeley, la Universidad de Notre Dame, Wisconsin-Milwaukee, Hawái y Yale.
El artículo que describe sus hallazgos recientemente apareció en línea y está siendo revisado por el Diario astrofísico.
Los agujeros negros son de particular interés para los astrónomos porque ofrecen oportunidades para estudiar las leyes de la física en las condiciones más extremas. En algunos casos, como los agujeros negros supermasivos (SMBH) que residen en el centro de la mayoría de las galaxias masivas, también juegan un papel vital en la formación y evolución de las galaxias.
Sin embargo, todavía hay preguntas sin resolver sobre el papel que juegan los agujeros negros que no interactúan en la evolución galáctica. Estos sistemas binarios consisten en un agujero negro y una estrella, donde el agujero negro no extrae material del compañero estelar. Dijo el Dr. Chakrabari en un UAH presione soltar
“Aún no está claro cómo estos agujeros negros que no interactúan afectan la dinámica galáctica en la Vía Láctea. Si son numerosos, es posible que afecten la formación de nuestra galaxia y su dinámica interna. Buscamos objetos que, según se informó, tenían grandes masas compañeras pero cuyo brillo podría atribuirse a una sola estrella visible. Por lo tanto, tiene una buena razón para pensar que el compañero es oscuro “.
Para encontrar el agujero negro, la Dra. Chakrabarti y su equipo analizaron datos del Gaia DR3, que incluían información sobre casi 200 000 estrellas binarias observadas por la Agencia Espacial Europea (ESA) Observatorio Gaia. El equipo hizo un seguimiento de las fuentes de interés consultando las mediciones espectrográficas de otros telescopios, como el Buscador de planetas automatizado del Observatorio Lick, el Telescopio Magallanes Gigante (GMT) y el Observatorio WM Keck en Hawái.
Estas mediciones mostraron una estrella de secuencia principal sujeta a una poderosa fuerza gravitatoria. Como Dr. Chakrabari explicado:
“La atracción del agujero negro sobre la estrella similar al Sol visible se puede determinar a partir de estas medidas espectroscópicas, que nos dan una velocidad en la línea de visión debido a un cambio Doppler. Al analizar las velocidades en la línea de visión del visible estrella, y esta estrella visible es similar a nuestro propio Sol, podemos inferir qué tan masivo es el compañero del agujero negro, así como el período de rotación y qué tan excéntrica es la órbita.Estas mediciones espectroscópicas confirmaron de forma independiente la solución de Gaia que también indicó que este sistema binario está compuesto por una estrella visible que orbita alrededor de un objeto muy masivo”.
Los agujeros negros que interactúan suelen ser más fáciles de observar en luz visible porque están en órbitas más estrechas y extraen material de sus compañeros estelares. Este material forma un disco de acreción en forma de toro alrededor del agujero negro que se acelera a velocidades relativistas (cercanas a la velocidad de la luz), volviéndose altamente energético y emitiendo radiación de rayos X.
Debido a que los agujeros negros que no interactúan tienen órbitas más anchas y no forman estos discos, su presencia debe deducirse del análisis de los movimientos de la estrella visible. Dijo Dr. Chakrabarti:
“La mayoría de los agujeros negros en los sistemas binarios están en binarios de rayos X; en otras palabras, son brillantes en rayos X debido a alguna interacción con el agujero negro, a menudo debido a que el agujero negro devora a la otra estrella. Como la materia de la otra estrella cae en este profundo pozo de potencial gravitacional, podemos ver los rayos X. En este caso, estamos viendo un agujero negro monstruoso, pero está en una órbita de largo período de 185 días, o alrededor de medio año. Está bastante lejos de la estrella visible y no avanza hacia ella”.
Las técnicas empleadas por la Dra. Chakrabarti y sus colegas podrían conducir al descubrimiento de muchos más sistemas que no interactúan.
Según las estimaciones actuales, podría haber un millón de estrellas visibles en nuestra galaxia que tengan compañeros de agujeros negros masivos. Si bien esto representa una pequeña fracción de su población estelar (~100 mil millones de estrellas), las mediciones precisas del Observatorio Gaia han reducido esa búsqueda. Hasta la fecha, Gaia ha obtenido datos sobre las posiciones y los movimientos propios de más de mil millones de objetos astronómicos, incluidas estrellas, galaxias,
Estudios adicionales de esta población permitirán a los astrónomos aprender más sobre esta población de sistemas binarios y la vía de formación de los agujeros negros. Como Dr. Chakrabarti resumido:
“Actualmente, los teóricos han propuesto varias rutas diferentes, pero los agujeros negros que no interactúan alrededor de estrellas luminosas son un tipo de población muy nuevo. Por lo tanto, es probable que nos lleve algún tiempo comprender su demografía, cómo se forman y cómo estos canales son diferentes, o si son similares, a la población más conocida de agujeros negros que interactúan y se fusionan”.
Este artículo fue publicado originalmente por Universo hoy. Leer el articulo original.