Investigaciones y descubrimiento recientes sobre Agujeros Negros.

Descubren y miden el agujero negro más grande encontrado hasta ahora.

Este agujero negro tiene una masa equivalente a más de treinta mil millones de veces la del Sol, según un estudio publicado esta semana en una revista científica de la Sociedad Real Astronómica. Es el primero cuyas características se determinan gracias a la técnica de detección por lente gravitacional. Este fenómeno es causado por la presencia de un objeto tan masivo, una galaxia o un agujero negro supermasivo, que curva el espacio-tiempo.

Recreación artística de un agujero negro, en el que el intenso campo gravitatorio distorsiona el espacio que lo rodea. Fotografía de la Agencia Afp.

Un equipo de astrónomos detectaron y midieron uno de los agujeros negros más grandes jamás descubiertos gracias a una nueva técnica que debería permitir saber más sobre esas regiones del Universo que impiden la emisión de luz debido a su enorme campo gravitatorio. Es así que la luz proveniente de una fuente distante parece así deformada cuando pasa cerca.

Pero, si bien se puede observar una galaxia, no es el caso de un agujero negro ya que, al ser tan denso, ni siquiera la luz puede escapar de él, lo que lo hace invisible.

Explicó  James Nightingale, Doctor en Astronomía por la Universidad de Nottingham, y actualmente desempeñandose como cosmólogo observacional del Departamento de Física de la Universidad de Durham en Reino Unido, y primer autor del estudio: "Esta vez, los astrónomos tuvieron “mucha suerte”. Pudieron observar la luz de una galaxia cuya trayectoria se desviaba a unos dos mil millones de años luz, confirmando la presencia de un cuerpo con una gravedad gigantesca e invisible entre la galaxia y la Tierra: un agujero negro".

"Se supone que la mayoría de las galaxias albergan un agujero negro en su centro, pero, hasta ahora, para detectar su presencia, era necesario observar las emisiones de energía que producen absorbiendo material que se aventuró demasiado cerca, o bien su influencia en la trayectoria de las estrellas que lo orbitan. Sin embargo, estas técnicas sólo funcionan para agujeros negros suficientemente cercanos a la Tierra".

"La técnica de lentes gravitacionales permite a los astrónomos, descubrir agujeros negros en 99% de las galaxias que actualmente son inaccesibles, a la observación tradicional, porque están demasiado distantes. Hay unas quinientas lentes gravitacionales, de las cuales al menos una es ahora un agujero negro supermasivo. Sin embargo, este paisaje está a punto de cambiar radicalmente”.

La "Misión Euclid" de la "Agencia Espacial Europea" (ESA) cuyo despegue se llevó a cabo, el pasado primero de julio, inaugurará una era para los cazadores de agujeros negros, creando un mapa de alta resolución de una parte del Universo; al respecto, afirmó el director general de la (ESA), Josef Aschbacher: «El exitoso lanzamiento de Euclid marca el comienzo de un nuevo esfuerzo científico para ayudarnos a responder una de las preguntas más fascinantes de la ciencia moderna. Euclid se ha convertido en una realidad gracias al liderazgo de la ESA, al esfuerzo y experiencia de cientos de instituciones científicas e industriales de Europa y a la colaboración con socios internacionales. La búsqueda por responder preguntas fundamentales sobre nuestro Cosmos es lo que nos hace humanos. A menudo, es también lo que impulsa el avance de la ciencia y el desarrollo de nuevas tecnologías potentes y trascendentales. La ESA está comprometida con el desarrollo de estas ambiciones europeas y el éxito en el espacio para las generaciones futuras».

Afirma el doctor James Nightingale: "En seis años de observación "Euclid" podría detectar hasta cien mil lentes gravitacionales, incluyendo potencialmente varios miles de agujeros negros".

El descubrimiento realizado por el astrónomo y sus colegas se basó en simulaciones informáticas e imágenes obtenidas por el Telescopio Espacial Hubble (HET).

Estas observaciones confirman y explican las realizadas hace 18 años por un astrónomo de la Universidad de Durham, el profesor Alastair Edge, colega de Nightingale, quién ya sospechaba la presencia de un agujero negro en el centro de la "Galaxia Abell 1201 Brightest Cluster Galaxy".

Nuevas imágenes revelan detalles del agujero negro supermasivos.

Nuevas observaciones del "Agujero Negro Supermasivo" (SMBH), ubicado en el corazón de la Galaxia M87 revelaron los orígenes de su poderoso chorro. Se captaron imágenes del mismo y su nacimiento juntos por primera vez, adicionalmente las observaciones de este (SMBH) revelaron que el anillo del agujero negro es mucho más grande de lo que creían los científicos. Los hallazgos fueron publicados en Nature.

La gráfica muestra la sombra del agujero negro en el corazón de M87 junto con el poderoso chorro que expulsa. Fotografía Afp.

El "Global mm-VLBI Array" (GMVA) unió radiotelescopios de todo el mundo para producir estos nuevos resultados, incluidos el Observatorio Nacional de Radioastronomía (NRAO) y el Observatorio Green Bank (GBO) de la Fundación Nacional de Ciencias, Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) , "Very Long Baseline Array" (VLBA) y "Green Bank Telescope" (GBT).

El (SMBH) ubicado en el centro de la Galaxia M87 es el más reconocible del Universo. Dado que fue el primer agujero negro captado en una imagen, creada por el Telescopio del Horizonte de Eventos (EHT) y hecha pública en 2019. Su imagen fue noticia internacional, admirar su núcleo denso y oscuro enmarcado por un anillo amorfo brillante, le brindó notoriedad.

Señaló en un comunicado Ru-Sen Lu, astrónomo del Observatorio Astronómico de Shanghái, líder del Instituto Max Planck, del Grupo de Investigación de la Academia de Ciencias de China y autor principal del nuevo artículo: “M87 se ha observado durante muchas décadas, y hace un siglo años sabíamos que el chorro estaba allí, pero no podíamos ubicarlo en contexto. Con los instrumentos mencionados observamos a una frecuencia más baja, por lo que vemos más detalles, y ahora sabemos que todavía hay más”.

Eduardo Ros, astrónomo y coordinador científico de "Interferometría de Línea de Base muy Larga" (VLBI) en el Instituto Max Planck de Radioastronomía, agregó: “Hemos visto el anillo antes, pero ahora observamos el chorro, lo que lo pone en contexto, y es más grande de lo que creíamos. Pensado como un monstruo que escupe fuego, antes podíamos ver el dragón y el fuego, pero ahora observamos a ese ser respirando lumbre”.

"El uso de muchos telescopios e instrumentos diferentes le dio al equipo una visión más completa de la estructura del agujero negro supermasivo y su chorro de lo que era posible anteriormente con (EHT), y se requirió que todos los telescopios pintaran una imagen completa. Mientras que (VLBA) proporcionó una vista completa del chorro y del hoy, (ALMA) permitió a los científicos resolver el núcleo de radio brillante de "M87" y crear una imagen nítida. La sensibilidad de la superficie colectora de cien metros del GBT hizo posible que los astrónomos resolvieran las partes del anillo tanto a gran como a pequeña escala y ver los detalles más finos"

Por último, explicó Toney Minter, coordinador de (GMVA) para (GBT): “La imagen (EHT) original reveló sólo una parte del disco de acreción que rodea el centro del agujero negro. Al cambiar las longitudes de onda de observación de 1.3 milímetros a 3.5 milímetros, podemos ver más del disco de acreción, y ahora el chorro, al mismo tiempo. Esto reveló que el anillo alrededor del hoyo es 50% más grande de lo que creíamos. Ahora es posible confirmar el origen del chorro: nació de la energía creada por los campos magnéticos que rodean el núcleo giratorio del agujero negro y los vientos que se elevan desde el disco de acreción del hoyo".

Nueva familia de agujeros negros en nuestro 'patio trasero' cósmico.

Usando datos de la "Miisión Gaia" de la (ESA), un equipo de´astrónomos han descubierto no soolo el agujero negro más cercano a la Tierra, sino también el segundo más cercano.

Los agujeros negros, "Gaia BH1" y "Gaia BH2", están ubicados respectivamente a solo un mil 560 años luz de nosotros en dirección a la "Constelación de Ofiuco" y a tres mil 800 años luz de distancia en la "Constelación de Centauro". En términos coloquiales, estos agujeros negros residen en nuestro 'patio trasero' cósmico, informó la (ESA). La investigación se publica en la revista Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.

Impresión de un artista de un agujero negro en la galaxia de la Vía Láctea, que distorsiona la luz que pasa cerca de él creando un fenómeno conocido como "lente gravitacional". Fotografía Agencia Afp.

Los dos agujeros negros fueron descubiertos al estudiar el movimiento de sus estrellas compañeras. Un extraño "bamboleo" en el movimiento de las estrellas en el cielo indicó que están orbitando un objeto muy masivo. En ambos casos, los objetos son aproximadamente diez veces más masivos que nuestro sol. Se descartaron otras explicaciones para estos compañeros masivos, como los Sistemas de Estrellas Dobles, ya que no parecen emitir ninguna luz.

Hasta hace poco, todos los agujeros negros que los astrónomos conocían fueron descubiertos por emisión de luz, generalmente en longitudes de onda de rayos "X" y de radio, producida por el material que caía. Los nuevos agujeros negros son realmente negros y solo pueden detectarse por sus efectos gravitacionales. La distancia de las estrellas al agujero negro y las órbitas de las estrellas a su alrededor son mucho más largas que las de otros Sistemas Binarios conocidos de agujeros negros y estrellas. Esos pares de estrellas y agujeros negros más cercanos, llamados "binarios de rayos X", tienden a ser muy brillantes en rayos "X" y luz de radio y, por lo tanto, son más fáciles de encontrar. Pero los nuevos descubrimientos sugieren que los agujeros negros en binarias más amplias son más comunes.

Explico Kareem El-Badry, descubridor. de los nuevos agujeros negros e investigadora del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica de Estados Unidos y del Instituto Max-Planck de Astronomía de Heidelberg, de Alemania: "Lo que distingue a este nuevo grupo de agujeros negros de los que ya conocíamos es su amplia separación de sus estrellas compañeras. Es probable que estos agujeros negros tengan un historial de formación completamente diferente al de las binarias de rayos X".

Los agujeros negros fueron descubiertos utilizando datos de "Gaia", esta sonda mide con precisión las posiciones y movimientos de miles de millones de estrellas. El movimiento de las estrellas contra el cielo puede dar pistas esenciales sobre los objetos que influyen gravitacionalmente en estas estrellas. Estos objetos pueden incluir otras estrellas, exoplanetas y también agujeros negros. (ESA) lanzó esta misión, en 2013 para alcanzar el Segundo Punto de Lagrange, que es un lugar de observación privilegiado, que se encuentra a 1.5 millones de kilómetros de la Tierra. Desde allí ha observado un mil ochocientos millones de estrellas para cartografiar gran parte de la Galaxia que alberga al Sistema Solar y a otras cien mil millones de estrellas, muchísimas de ellas también con planetas en su seno.

El director científico del "Proyecto Gaia" de la (ESA),  Timo Prusti, informó: "La precisión de los datos de Gaia fue esencial para este descubrimiento. Los agujeros negros se encontraron detectando el pequeño bamboleo de su estrella compañera mientras orbitaba a su alrededor. Ningún otro instrumento es capaz de realizar tales mediciones. "Gaia" proporcionó mediciones precisas del movimiento en tres direcciones, pero para comprender con mayor precisión cómo se alejaban y acercaban las estrellas a nosotros, se necesitaban mediciones adicionales de la velocidad radial".

Los agujeros negros a menudo no son completamente invisibles. Cuando el material cae sobre ellos, pueden emitir luz en radio y rayos "X". Para el segundo agujero negro, el "Observatorio de Rayos "X" Chandra" (CXC) de la Administración Nacional de Aeronáutica y el Espacio (NASA) y el Radiotelescopio Sudafricano MeerKAT en tierra buscaron esta luz, pero no pudieron detectar ninguna señal.

El nuevo tipo de agujero negro no emite luz, lo que los hace prácticamente invisibles, probablemente porque están mucho más lejos de sus estrellas compañeras. "Gaia BH1" y "Gaia BH2" tienen las órbitas más separadas de todos los agujeros negros conocidos.

El hecho de que también son los agujeros negros conocidos más cercanos a la Tierra, sin embargo, se cree que aún restan muchos más agujeros negros similares en binarios anchos esperando ser descubiertos.

Nos esperan muchos más detalles por conocer de estos enormes y enigmáticos objetos espaciales, mientras tanto, estaremos en espera de que de que se produzcan nuevos descubrimientos.