Descubren un agujero negro que gira a la mitad de la velocidad de la luz
Miércoles 05 de
Marzo 2014
Los investigadores creen que esta región del espacio a unos 6.000 millones de años luz de la Tierra creció por una fusión de galaxias
Los astrónomos creen que en el centro de la mayoría de las galaxias, si no de todas, se esconde un agujero negro millones o miles de millones de veces más masivo que nuestro Sol, una región de espacio que tan densa que ninguna partícula, ni siquiera la luz, es capaz de escapar de su inmenso poder gravitatorio. Aunque desempeñan un papel importante en la evolución de las galaxias, su auténtica naturaleza sigue siendo un misterio para los científicos, ya que nadie ha podido observar uno directamente. Ahora, un equipo de la Universidad de Michigan ha medido de forma directa por primera vez el giro de un agujero negro supermasivo distante y han descubierto que es tan rápido que se mueve a la mitad de la velocidad de la luz. Los hallazgos aparecen publicados en la revista Nature.
A la hora de definir las características de un agujero negro existen dos factores, el giro y la masa. Mientras los astrónomos han sido durante mucho tiempo capaces de medir la masa de estas regiones del espacio, la determinación de sus giros -tanto a la velocidad comola dirección- ha sido mucho más difícil. Sin embargo, «la historia del crecimiento de un agujero negro supermasivo está codificada en su giro, por lo que su estudio puede permitir conocer cómo ha evolucionado junto a sus galaxia anfitriona», explica Mark Reynolds, coautor del nuevo estudio.
Durante la última década, los científicos han encontrado maneras de estimar el giro a varios miles de millones de años luz de distancia, pero sus métodos eran indirectos y se basaban en suposiciones. En esta ocasión, los de Michigan han observado un agujero negro en el centro de un cuásar conocido como RX J1131, a unos 6.000 millones de años luz de la Tierra y de 7.700 millones de años de antigüedad. Los cuásares se encuentran entre los objetos más luminosos y energéticos del Universo y están hechos de la materia que cae en los agujeros negros supermasivos. Emiten la energía y la luz en diferentes longitudes de onda, incluyendo la visible y los rayos-X.
En circunstancias normales, este cuásar lejano sería demasiado débil para ser estudiado desde la Tierra. Sin embargo, los investigadores fueron capaces de tomar ventaja de una especie de efecto de telescopio natural conocido como lente gravitacional y una alineación del cuásar y una galaxia elíptica gigante para conseguir una vista más cercana. La lente gravitacional, predicha por Einstein, ocurre cuando la gravedad de objetos masivos actúa como una lente para doblar, deformar y magnificar la luz de objetos más distantes a medida que pasa .
«Debido a esta lente gravitacional, hemos sido capaces de obtener información muy detallada sobre el espectro de rayos X -la cantidad de rayos X observados en diferentes energías - de RX J1131», afirma Reynolds. «Esto nos permitió obtener un valor muy preciso de a qué velocidad está girando el agujero negro».
Los investigadores ampliaron su señal del telescopio natural con el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA y el telescopio XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea (ESA) y determinaron que el agujero negro está girando a casi la mitad de la velocidad de la luz. Los datos de rayos X permiten al científico medir el radio del disco de materia que cae en el agujero negro, y desde su radio, determinar su velocidad de giro.
«Estimamos que los rayos X proceden de una región en el disco situada cerca de tres veces el radio del horizonte de sucesos, el punto de no retorno en el que la materia cae», afirma Jon M. Miller, coautor del artículo. «El agujero negro debe estar girando muy rápidamente para permitir que el disco sobreviva en un radio tan pequeño».
La medición del giro de los de agujeros negros distantes puede ayudar a los investigadores a determinar si crecen a través de grandes fusiones o pequeños episodios. Si crecen principalmente de las fusiones de galaxias, deben alimentarse de un suministro constante de nuevo material de una sola dirección en sus discos. Eso llevaría a un giro rápido. Si crecen a través de muchos pequeños episodios, como nubes de gas interestelar o estrellas errantes que pasen muy cerca y caigan, se espera que acumulen el material de direcciones aleatorias. Esto haría que el giro del agujero negro marchara más lentamente.
Para los investigadores, el descubrimiento de que el agujero negro RX J1131 gira a casi la mitad de la velocidad de la luz sugiere que ha crecido a través de fusiones.
A la hora de definir las características de un agujero negro existen dos factores, el giro y la masa. Mientras los astrónomos han sido durante mucho tiempo capaces de medir la masa de estas regiones del espacio, la determinación de sus giros -tanto a la velocidad comola dirección- ha sido mucho más difícil. Sin embargo, «la historia del crecimiento de un agujero negro supermasivo está codificada en su giro, por lo que su estudio puede permitir conocer cómo ha evolucionado junto a sus galaxia anfitriona», explica Mark Reynolds, coautor del nuevo estudio.
Durante la última década, los científicos han encontrado maneras de estimar el giro a varios miles de millones de años luz de distancia, pero sus métodos eran indirectos y se basaban en suposiciones. En esta ocasión, los de Michigan han observado un agujero negro en el centro de un cuásar conocido como RX J1131, a unos 6.000 millones de años luz de la Tierra y de 7.700 millones de años de antigüedad. Los cuásares se encuentran entre los objetos más luminosos y energéticos del Universo y están hechos de la materia que cae en los agujeros negros supermasivos. Emiten la energía y la luz en diferentes longitudes de onda, incluyendo la visible y los rayos-X.
En circunstancias normales, este cuásar lejano sería demasiado débil para ser estudiado desde la Tierra. Sin embargo, los investigadores fueron capaces de tomar ventaja de una especie de efecto de telescopio natural conocido como lente gravitacional y una alineación del cuásar y una galaxia elíptica gigante para conseguir una vista más cercana. La lente gravitacional, predicha por Einstein, ocurre cuando la gravedad de objetos masivos actúa como una lente para doblar, deformar y magnificar la luz de objetos más distantes a medida que pasa .
«Debido a esta lente gravitacional, hemos sido capaces de obtener información muy detallada sobre el espectro de rayos X -la cantidad de rayos X observados en diferentes energías - de RX J1131», afirma Reynolds. «Esto nos permitió obtener un valor muy preciso de a qué velocidad está girando el agujero negro».
Los investigadores ampliaron su señal del telescopio natural con el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA y el telescopio XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea (ESA) y determinaron que el agujero negro está girando a casi la mitad de la velocidad de la luz. Los datos de rayos X permiten al científico medir el radio del disco de materia que cae en el agujero negro, y desde su radio, determinar su velocidad de giro.
«Estimamos que los rayos X proceden de una región en el disco situada cerca de tres veces el radio del horizonte de sucesos, el punto de no retorno en el que la materia cae», afirma Jon M. Miller, coautor del artículo. «El agujero negro debe estar girando muy rápidamente para permitir que el disco sobreviva en un radio tan pequeño».
La medición del giro de los de agujeros negros distantes puede ayudar a los investigadores a determinar si crecen a través de grandes fusiones o pequeños episodios. Si crecen principalmente de las fusiones de galaxias, deben alimentarse de un suministro constante de nuevo material de una sola dirección en sus discos. Eso llevaría a un giro rápido. Si crecen a través de muchos pequeños episodios, como nubes de gas interestelar o estrellas errantes que pasen muy cerca y caigan, se espera que acumulen el material de direcciones aleatorias. Esto haría que el giro del agujero negro marchara más lentamente.
Para los investigadores, el descubrimiento de que el agujero negro RX J1131 gira a casi la mitad de la velocidad de la luz sugiere que ha crecido a través de fusiones.
Con información de
Abc
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