¿Qué había en la infancia del Universo? Muchos agujeros negros gigantes. Es la conclusión a la que ha llegado un equipo de astrónomos de la Universidad de Michigan (UM) analizando datos del Observatorio Chandra de rayos X de la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (NASA), que detecta objetos muy tenues a grandes distancias.
Dirigiendo el equipo hacia una porción concreta del cielo durante seis semanas, y combinando los resultados con imágenes ópticas e infrarrojas obtenidas por el Telescopio Espacial Hubble de la NASA,los nuevos datos del Chandra permitieron a los astrónomos buscar agujeros negros en 200 galaxias distantes, de cuando el universo tenía entre 800 millones y 900 millones de años de edad.
"Teníamos razones para esperar que existieran agujeros negros en muchas de las galaxias más tempranas que hasta ahora habían evadido nuestras búsquedas", explica Marta Volonteri, astrónoma de la UM y coautora del estudio que publica hoy Nature. "Al comparar datos del Chandra con los modelos teóricos, la coincidencia fue sorprendente", añade la astrónoma.
Debido a que los agujeros negros están casi todos envueltos en espesas nubes de gas y polvo, los telescopios ópticos suelen no detectarlos, pero los rayos X permiten su estudio. La investigación determinó que entre el 30 y el 100% de las galaxias distantes contienen agujeros negros súper gigantes que crecen. El crecimiento a gran tamaño significa que los agujeros negros están relacionados con cuásares, objetos muy luminosos y raros fortalecidos con los materiales que caen en los agujeros negros súper gigantes.
Los científicos ya habían previsto que habría una población de agujeros negros bebés en el universo temprano, pero hasta ahora no se había observado. Volonteri explicó que la extrapolación de estos resultados del pequeño campo de cielo observado al cielo enteropermite estimar que hay por lo menos 30 millones de agujeros negros súper gigantes en el universo.
"Este es un factor 10.000 veces mayor que el número calculado de cuásares en el universo temprano", agregó.
Aún cuando existe evidencia del crecimiento paralelo de agujeros negros y galaxias en distancias más cercanas, los nuevos resultados del Chandra muestran que esta conexión comenzó más temprano de lo que se creía, quizá desde el origen de ambos.
"Se piensa que en el Universo presente, los agujeros negros y las galaxias crecen de forma simbiótica, y hemos demostrado que esta relación de codependencia ha existido desde los primeros tiempos", apuntó Priya Natarajan, coautor de la Universidad de Yale (EE UU).
¿Qué me pasaría si cayese en un agujero negro?
De acuerdo con la Teoría general de la relatividad, esto depende del lugar desde donde se observe este acontecimiento. Si somos nosotros los que vamos a ser engullidos por el agujero negro, al principio sólo notaremos la ausencia de gravedad. Pero ésta irá creciendo cada vez más rápidamente según nos acercamos al agujero.
La situación se complica al atravesar el horizonte de sucesos o punto de no retorno. Por ejemplo, si nuestros pies están más cerca del agujero que la cabeza, notaremos que nos estiramos como un chicle hasta hacernos pedazos. Sin embargo, a un observador situado fuera del alcance del agujero le parecerá que nuestra velocidad se va reduciendo a medida que nos aproximamos al horizonte de sucesos y que nunca llegaremos a rebasarlo. Esto es debido al vertiginoso incremento de la velocidad de fuga necesaria para escapar del agujero. La luz que emitimos tarda cada vez más tiempo en llegar al observador, hasta el momento en el que la velocidad de fuga del agujero negro iguala a la de la luz. En este preciso instante, la luz queda atrapada en el horizonte, y da la sensación de estar congelada.
¿Cómo se puede escapar de un agujero negro?
Generalmente las partículas que se aproximan a los agujeros negros son capturadas en cuestión de milisegundos, pero una pequeña fracción podría tener la oportunidad de escapar. Así lo sugieren las últimas observaciones del satélite Integral de la Agencia Espacial Europea (ESA), con el que se han detectado partículas un milisegundo antes de quedar atrapadas.
Ahora los astrónomos han descubierto que esta caótica región está surcada por una compleja red de campos magnéticos, que presentan una compleja estructura en forma de túneles por los que algunas partículas logran huir del pozo gravitatorio. Por primera vez se ha identificado la presencia de estos campos gravitatorios tan cerca de un agujero negro.
Un equipo liderado por Philippe Laurent, investigador del CEA (Commissariat à l'énergie atomique) en Saclay (Francia), ha realizado el descubrimiento estudiando el sistema binario de Cygnus X-1, donde la gravedad del agujero negro está desmembrando la estrella que lo acompaña. Los resultados apuntan a que este campo magnético es suficientemente fuerte como para arrancar partículas del pozo gravitatorio y bombearlas hacia el exterior, proyectando un chorro de materia en el vacío del espacio. Las partículas que forman estos chorros ganan velocidad recorriendo trayectorias espirales, lo que afecta a una propiedad de la radiación conocida como polarización.
Los agujeros negros giran cada vez más rápido
Dos astrónomos británicos han llegado a la conclusión de que los grandes agujeros negros que ocupan el centro de la mayoría de las galaxias están girando ahora más rápido que en ningún otro momento de la historia. El hallazgo se publica en la revista 'Monthly Notices of the Royal Astronomical Society'.
Existen fuertes evidencias científicas de que cada galaxia tiene un agujero negro en su centro, con masas que pueden alcanzar hasta mil millones de soles, por lo que se les conoce con el adjetivo de “supermasivos”. No se pueden ver directamente, pero sí detectar su presencia por el material que gira a su alrededor formando un disco de acreción antes de desaparecer. Este disco alcanza elevadas temperaturas y emite radiación de rayos X que detectan los telescopios espaciales , mientras que las emisiones asociadas de radio pueden ser detectadas por los telescopios en tierra. Además, asociados con los agujeros negros hay normalmente chorros gemelos.
Usando datos ópticos, de ondas de radio y de rayos X, los astrónomos han estimado la velocidad a la que los objetos giran, y cómo ha evolucionado este movimiento a lo largo del tiempo. Y han llegado a la conclusión de que, cuando el universo tenía la mitad de su tamaño actual, prácticamente la totalidad de los agujeros negros supermasivos presentaban un número muy bajo de vueltas, mientras que hoy estarían girando más rápido que nunca.
Un agujero negro de más de 5 veces la masa del Sol
Investigadores del Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) han descubierto un agujero negro de más de 5,4 veces la masa del Sol en el sistema binario de rayos X XTE J1859+226. Las observaciones realizadas desde el Gran Telescopio Canarias (GTC), que ha logrado obtener los primeros espectros que se publican de este sistema binario, han sido determinantes en el hallazgo.
Las binarias de rayos X son sistemas estelares compuestos por un objeto compacto (que puede ser una estrella de neutrones o un agujero negro) y una estrella 'normal'. El objeto compacto arranca materia de la estrella y la incorpora lentamente a su propia masa a través de un disco que se forma en torno a él. A este proceso se le conoce con el nombre de acreción. Tan sólo se conocen unas 20 binarias con agujero negro de una población estimada de unas 5.000 en la Vía Láctea.
En concreto, XTE J1859+226 es una binaria de rayos X transitoria que se encuentra en la constelación de Vulpecula. Fue descubierta por el satélite RXTE durante una erupción registrada en 1999. “Las binarias transitorias de rayos X se caracterizan por estar la mayor parte de su vida en un estado de quietud, entrando ocasionalmente en erupción, un momento en el que el ritmo de acreción de materia sobre el agujero negro se dispara”, explica el astrofísico del IAC Jesús Corral-Santana, que lidera el trabajo que publica Monthly Notices of the Royal Astronomical Society (MNRAS).
Tanto las estrellas de neutrones como los agujeros negros son los restos que deja una estrella masiva al morir. La mayor parte de las estrellas de neutrones conocidas tienen masas en torno a 1,4 veces la masa del Sol, aunque en unos pocos casos se han medido valores superiores de hasta dos veces la masa del Sol. Los astrónomos creen que a partir de unas tres masas solares las estrellas de neutrones no son estables y colapsan formando un agujero negro.
Para Corral-Santana, “medir la masa de los objetos compactos es determinante para saber de qué tipo de objeto se trata. Si tiene más de tres veces la masa del Sol, sólo puede ser un agujero negro. Nosotros hallamos que XTE J1859+226 tiene un agujero negro de más de 5,4 veces la masa solar. Es la confirmación definitiva de la existencia de un agujero negro en este objeto”.
El equipo de astrofísicos del IAC no había perdido de vista el objeto desde que entró en erupción en 1999, cuando comenzaron a realizar campañas de observación para seguir su evolución. Los investigadores han combinado las mediciones fotométricas del Isaac Newton Telescope (INT), el William Herschel Telescope (WHT) del año 2000 y las del Nordic Optical Telescope (NOT) de 2008, con los espectros realizados con el GTC en 2010, los primeros publicados de este objeto. “Debido al bajo brillo del sistema observado, necesitábamos telescopios de 10 metros para poder obtener espectros. En este sentido, haber podido observar desde el GTC ha resultado determinante”, subraya Corral-Santana.
El Gran Telescopio Canarias (GTC), ubicado en el Observatorio del Roque de los Muchachos (La Palma), constituye el mayor telescopio óptico-infrarrojo del mundo, con un espejo de 10,4 metros de diámetro.
Por: Elena Sanz
Etiquetas: astronomía, agujero negro, NASA, astrofísica, curiosidades, gravedad, física, magnetismo
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