Los telescopios muestran que el agujero negro de la Vía Láctea está listo para dar una patada
El agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea está girando tan rápido que está deformando el espacio-tiempo que lo rodea en una forma que puede parecerse a una pelota de fútbol, según un nuevo estudio que utiliza datos del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA y el National Science. Karl G. Jansky Very Large Array (VLA) de la Fundación.
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| La ilustración de este artista muestra una sección transversal del agujero negro supermasivo y el material circundante en el centro de nuestra galaxia. La esfera negra en el centro representa el horizonte de sucesos del agujero negro, el punto sin retorno del que nada, ni siquiera la luz, puede escapar. Mirando el agujero negro que gira desde un lado, como se muestra en esta ilustración, el espacio-tiempo circundante tiene la forma de una pelota de fútbol americano. El material amarillo anaranjado a ambos lados representa gas arremolinándose alrededor del agujero negro. Este material inevitablemente se precipita hacia el agujero negro y cruza el horizonte de sucesos una vez que cae dentro de la forma de una pelota de fútbol. Por lo tanto, el área dentro de la forma del balón de fútbol pero fuera del horizonte de sucesos se representa como una cavidad. Las manchas azules muestran chorros que se disparan desde los polos del agujero negro en rotación. Crédito de la ilustración: NASA/CXC/M.Weiss |
Los astrónomos llaman a este agujero negro gigante Sagitario A* (Sgr A* para abreviar), que se encuentra a unos 26.000 años luz de la Tierra, en el centro de nuestra galaxia.
Los agujeros negros tienen dos propiedades fundamentales: su masa (cuánto pesan) y su giro (qué tan rápido giran). La determinación de cualquiera de estos dos valores les dice a los científicos mucho sobre cualquier agujero negro y cómo se comporta.
Un equipo de investigadores aplicó un nuevo método que utiliza datos de radio y rayos X para determinar qué tan rápido gira Sgr A* en función de cómo fluye el material hacia y desde el agujero negro. Descubrieron que Sgr A* gira con una velocidad angular (el número de revoluciones por segundo) que es aproximadamente el 60% del valor máximo posible, un límite establecido por el hecho de que el material no puede viajar más rápido que la velocidad de la luz.
En el pasado, diferentes astrónomos hicieron otras estimaciones de la velocidad de rotación de Sgr A* utilizando diferentes técnicas, con resultados que iban desde que Sgr A* no giraba en absoluto hasta que giraba casi a su velocidad máxima.
"Nuestro trabajo puede ayudar a resolver la cuestión de qué tan rápido gira el agujero negro supermasivo de nuestra galaxia", dijo Ruth Daly de la Universidad Penn State, autora principal del nuevo estudio. "Nuestros resultados indican que Sgr A* está girando muy rápidamente, lo cual es interesante y tiene implicaciones de largo alcance".
Un agujero negro en rotación atrae el “espacio-tiempo” (la combinación de tiempo y las tres dimensiones del espacio) y la materia cercana a medida que gira. El espacio-tiempo alrededor del agujero negro en rotación también está aplastado. Mirando un agujero negro desde arriba, a lo largo del cañón de cualquier chorro que produzca, el espacio-tiempo tiene una forma circular. Sin embargo, si se mira el agujero negro que gira desde un lado, el espacio-tiempo tiene la forma de una pelota de fútbol americano. Cuanto más rápido sea el giro, más plano será el balón.
El giro de un agujero negro puede actuar como una importante fuente de energía. Los agujeros negros supermasivos que giran pueden producir flujos colimados, es decir, haces estrechos de material como chorros, cuando se extrae su energía de giro, lo que requiere que haya al menos algo de materia en las proximidades del agujero negro. Debido a la escasez de combustible alrededor de Sgr A*, este agujero negro ha estado relativamente tranquilo en los últimos milenios con chorros relativamente débiles. Este trabajo, sin embargo, muestra que esto podría cambiar si aumenta la cantidad de material en las proximidades de Sgr A*.
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| Un nuevo estudio muestra que el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea (abreviado como Sgr A) gira muy rápidamente. Los científicos descubrieron que gira al 60% de la velocidad máxima de giro posible, un límite establecido por el hecho de que el material no puede viajar más rápido que la velocidad de la luz. Esta imagen muestra a Sgr A en luz de rayos X de Chandra. Crédito: NASA/CXC/Univ. de Wisconsin/Y.Bai, et al. |
"Un agujero negro que gira es como un cohete en su plataforma de lanzamiento", dijo Biny Sebastian, coautor de la Universidad de Manitoba en Winnipeg, Canadá. "Una vez que el material se acerca lo suficiente, es como si alguien hubiera alimentado el cohete y hubiera presionado el botón de 'lanzamiento'".
Esto significa que en el futuro, si cambian las propiedades de la materia y la intensidad del campo magnético cercano al agujero negro, parte de la enorme energía del giro del agujero negro podría generar flujos de salida más potentes. Este material fuente podría provenir de gas o de los restos de una estrella destrozada por la gravedad del agujero negro si esa estrella se acerca demasiado a Sgr A*.
"Los chorros impulsados y colimados por el agujero negro central giratorio de una galaxia pueden afectar profundamente el suministro de gas para toda una galaxia, lo que afecta la rapidez e incluso la capacidad de formación de estrellas", dijo la coautora Megan Donahue de la Universidad Estatal de Michigan. “Las 'burbujas de Fermi' vistas en rayos X y rayos gamma alrededor del agujero negro de nuestra Vía Láctea muestran que el agujero negro probablemente estuvo activo en el pasado. Medir el giro de nuestro agujero negro es una prueba importante de este escenario".
Para determinar el giro de Sgr A*, los autores utilizaron un método teórico de base empírica denominado "método de flujo de salida" que detalla la relación entre el giro del agujero negro y su masa, las propiedades de la materia cerca del agujero negro, y las propiedades de salida. El flujo colimado produce ondas de radio, mientras que el disco de gas que rodea el agujero negro es responsable de la emisión de rayos X. Utilizando este método, los investigadores combinaron datos de Chandra y el VLA con una estimación independiente de la masa del agujero negro de otros telescopios para limitar el giro del agujero negro.
"Tenemos una visión especial de Sgr A* porque es el agujero negro supermasivo más cercano a nosotros", dijo el coautor Anan Lu de la Universidad McGill en Montreal, Canadá. “Aunque ahora está tranquilo, nuestro trabajo muestra que en el futuro dará un impulso increíblemente poderoso a la materia circundante. Eso podría suceder dentro de mil o un millón de años, o podría suceder durante nuestras vidas”.
El artículo que describe estos resultados dirigido por Ruth Daly se publica en la edición de enero de 2024 de Monthly Notices of the Royal Astronomical Society y aparece en línea en https://ui.adsabs.harvard.edu/abs/2024MNRAS.527..428D/ abstracto . Además de los mencionados anteriormente, los autores son Christopher O'Dea (Universidad de Manitoba) y Daryl Haggard (Universidad McGill).
El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA gestiona el programa Chandra. El Centro de rayos X Chandra del Observatorio Astrofísico Smithsonian controla las operaciones científicas desde Cambridge, Massachusetts, y las operaciones de vuelo desde Burlington, Massachusetts.
Contacto con los medios:
Centro de rayos X Chandra, Cambridge, Massachusetts
Megan Watzke
617-496-7998
Centro de vuelos espaciales
Jonathan Deal
Marshall, Huntsville, Alabama
256-544-0034
Publicado en Chandra el 8 de febrero del 2024, enlace publicación.
