Astronomía

¿Qué sucede cuando una estrella enorme es consumida por un agujero negro?

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¿Qué sucede cuando una gran estrella en su etapa posterior (núcleo de hierro) está cerca de un agujero negro que consume lentamente parte de la materia de la estrella? ¿Esto compensaría el desequilibrio causado por la fusión de hierro que prolonga / disuade a una supernova?


Una estrella grande cerca de un agujero negro puede perder parte de su atmósfera si se derrama sobre su lóbulo de Roche y forma un disco de acreción alrededor del agujero negro. Ese disco también irradiará cantidades significativas de rayos X y UV que pueden expulsar más atmósfera. En principio, eso podría aligerar la estrella, reducir la presión y la temperatura en el núcleo y extender un poco su vida útil. Por lo general, la cantidad de masa perdida es solo un pequeño porcentaje, por lo que esta no es una gran diferencia. Sin embargo, como se discutió en el primer enlace, para algunas estrellas pesadas se puede perder una cantidad significativa de materia (especialmente porque la estrella misma puede irradiar tanto que pierde su envoltura exterior). No evita que la estrella eventualmente se convierta en supernova, pero puede cambiar en qué tipo de objeto se convierte (estrella de neutrones o agujero negro).


Agujero negro visto comiendo una estrella, causando un "evento de interrupción" visible en telescopios de todo el mundo

Los científicos han observado una rara explosión de luz de una estrella que fue devorada por un agujero negro.

El inusual "evento de interrupción de las mareas" fue visible en telescopios de todo el mundo. Apareció como una llamarada de energía brillante, la más cercana de su tipo jamás registrada, a solo 215 millones de años luz de distancia.

Tales eventos ocurren cuando una estrella se acerca demasiado a un agujero negro y es atraída por su extrema gravedad.

A medida que la estrella es succionada, se somete a un proceso llamado "espaguetificación", en el que la estrella se tritura en tiras delgadas, algunas de las cuales caen en el agujero negro.

Cuando lo hace, se desata una llamarada de energía que vuela hacia el universo, lo que permite que el proceso sea detectado por astrónomos distantes.

"La idea de que un agujero negro 'succione' una estrella cercana suena a ciencia ficción. Pero esto es exactamente lo que sucede en un evento de interrupción de las mareas", dijo el autor principal, el Dr. Matt Nicholl, profesor e investigador de la Royal Astronomical Society en la Universidad. de Birmingham. "Pudimos investigar en detalle qué sucede cuando una estrella es devorada por un monstruo así".

Recomendado

Pudieron observarlo a través de telescopios de todo el mundo: el Very Large Telescope and New Technology Telescope del European Southern Observatory, la red global de telescopios del Observatorio Las Cumbres y el Swift Satellite de Neil Gehrel, durante un período de seis meses, viéndolo mientras se hizo más brillante y luego se desvaneció.

Por lo general, tal vista no es posible porque el polvo y los escombros pueden cubrir los eventos de interrupción de las mareas, que ya son muy raros. Eso ha hecho que investigar la naturaleza de la llamarada que se desencadena sea muy difícil.

"Cuando un agujero negro devora una estrella, puede lanzar una poderosa explosión de material hacia el exterior que obstruye nuestra vista", dijo Samantha Oates, también de la Universidad de Birmingham. "Esto sucede porque la energía liberada cuando el agujero negro devora material estelar impulsa los escombros de la estrella hacia afuera".

Los astrónomos pudieron ver este, llamado AT2019qiz, con mejor detalle que nunca porque se detectó poco después de que la estrella se rompiera en pedazos.

"Varios estudios del cielo descubrieron emisiones del nuevo evento de interrupción de las mareas muy rápidamente después de que la estrella se desgarró", dice Thomas Wevers, miembro de ESO en Santiago, Chile, que estaba en el Instituto de Astronomía de la Universidad de Cambridge, Reino Unido, cuando realizó el trabajo. "Inmediatamente apuntamos un conjunto de telescopios terrestres y espaciales en esa dirección para ver cómo se producía la luz".

Eso les permitió ver y comprender mejor tanto la llamarada como los escombros que normalmente lo envolverían.

Por primera vez, los astrónomos pudieron observar la luz ultravioleta, óptica, de rayos X y de radio que salió del evento y ver una conexión directa entre el material de la estrella y la llamarada brillante lanzada cuando es tragada por el agujero negro.

"Las observaciones mostraron que la estrella tenía aproximadamente la misma masa que nuestro propio Sol, y que perdió aproximadamente la mitad de eso en el agujero negro, que es más de un millón de veces más masivo", dijo Nicholl, quien también es investigador visitante en la Universidad de Edimburgo.

También pudieron observar cómo surgía la nube de escombros y cubría el proceso, otra vista sin precedentes.

"Debido a que lo detectamos temprano, pudimos ver la cortina de polvo y escombros que se levantaba cuando el agujero negro lanzaba un poderoso flujo de material con velocidades de hasta 10000 km / s", dijo Kate Alexander, becaria Einstein de la NASA en Northwestern. Universidad en Estados Unidos. "Este único 'vistazo detrás de la cortina' brindó la primera oportunidad de identificar el origen del material oscurecedor y seguir en tiempo real cómo envuelve el agujero negro".


¿Por qué no todas las galaxias son consumidas por el agujero negro en su centro?

Tendemos a pensar en los agujeros negros como una especie de aspiradora cósmica que aspira constantemente todo el material que los rodea. Y si bien es cierto que si lograba dejar caer con cuidado un objeto en un agujero negro, nunca jamás recuperaría ese objeto, en circunstancias normales, los agujeros negros son realmente muy malos para acercar tanto material.

Hay dos razones. Primero, los agujeros negros no son realmente atractivos para nada por ninguna razón que no sea la gravedad. Al igual que nuestro sistema solar se encuentra en una órbita estable alrededor del sol, la gran mayoría de una galaxia se encuentra en una órbita estable alrededor del agujero negro, sin ninguna razón real para sumergirse hacia el centro de la galaxia.

En segundo lugar, los agujeros negros son malos para ser aspiradoras astronómicas porque son muy ineficientes para acercar material lo suficiente a ellos como para cruzar el horizonte de eventos, el punto en el que la atracción gravitacional del agujero negro se vuelve tan grande que hace que el escape sea imposible, y se suma a la masa del agujero negro. Incluso los agujeros negros pequeños, que existen en gran número en una galaxia, son mucho mejores para destrozar una estrella compañera que para hacer crecer su propio tamaño al consumir la otra estrella.

El material cerca de un agujero negro tiende a formar lo que se llama un disco de acreción, un disco delgado que gira rápidamente fuera del horizonte de eventos del agujero negro. El gas que intenta llegar al agujero negro se acelerará cuanto más se acerque al agujero negro, y cualquier empujón entre las partículas de gas calentará el gas a temperaturas increíblemente altas. A estas temperaturas, el gas comenzará a brillar en rayos X, que fluyen verticalmente alejándose del disco. A veces, este proceso también provoca enormes vientos galácticos, que empujan el material verticalmente lejos de la galaxia. Una fracción significativa del material que de otro modo podría haber llegado al agujero negro será empujado hacia afuera nuevamente antes de que se acerque particularmente.

Pero eso supone que hay mucho material cerca del agujero negro, cayendo activamente hacia el horizonte de eventos. Los agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias tienen un problema adicional: puede que ni siquiera haya ningún material lo suficientemente cerca en primer lugar. El agujero negro central de la Vía Láctea, por ejemplo, parece estar rodeado de estrellas, pero casi sin gas, por lo que no hay un disco de acreción alrededor de nuestro agujero negro.

Para ser destrozada por un agujero negro, una estrella tendría que acercarse mucho al agujero negro. Hemos podido observar la estrella que orbita alrededor del agujero negro en el centro de la Vía Láctea una vez cada quince años, lo que es un tiempo realmente corto hablando astronómicamente. Se encuentra a un día luz (unos 26.000 millones de kilómetros, que es sólo cinco veces la distancia entre el sol y Neptuno) del horizonte de sucesos, y todavía no está lo suficientemente cerca como para desgarrarse o absorberse.

La forma más rápida de que un agujero negro aumente de tamaño, al menos, hasta donde sabemos ahora, es chocando contra otra galaxia. Cuando eso suceda, después de que las cosas se calmen, los objetos más pesados ​​terminarán en el centro, que para dos galaxias serán los dos agujeros negros. Con el tiempo, los dos agujeros negros perderán suficiente energía mientras orbitan entre sí para fusionarse en un solo agujero negro. Si la otra galaxia tenía aproximadamente la misma masa que la galaxia original, esto debería duplicar la masa del agujero negro de una sola vez, mucho más eficiente que intentar construir masa con gas o materia que caiga en ella.


El almuerzo de un agujero negro: espaguetis estelares

Los astrónomos observaron que una estrella se convertía en un "festín" para un monstruo cósmico.

Los astrónomos lo llaman "espaguetificación", y no es una idea bonita: es lo que sucede cuando te aventuras demasiado cerca de un agujero negro y caes en él. Las fuerzas de la marea te estiran y te rompen como un fideo, luego tus jirones rodean el agujero negro hasta que chocan y chocan entre sí.

Por el lado positivo, la energía liberada por su larga caída y el choque de lo que solían ser sus átomos podría producir un destello, una pira funeraria cósmica, por así decirlo, que se puede ver en todo el universo.

En un caso informado la semana pasada, era simplemente una estrella anónima en una galaxia lejana que encontró su perdición. Gracias a la suerte y a la vigilancia cada vez mayor de los cielos, el mundo entero estaba observando cómo la estrella se hundía.

"De hecho, fue una gran fiesta", dijo Matt Nicholl, astrofísico de la Universidad de Birmingham en Inglaterra en un correo electrónico. Lideró un equipo de astrónomos que describió este apocalipsis estelar en los Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society el lunes.

"Este agujero negro era un comedor desordenado", agregó Kate Alexander de la Universidad Northwestern y miembro del equipo del Dr. Nicholl, en un correo electrónico. Al final, dijo, solo la mitad de la estrella fue consumida por el agujero negro. El resto de su material desintegrado fue expulsado hacia el espacio a una velocidad vertiginosa de un pequeño porcentaje de la de la luz.

La emoción comenzó el 19 de septiembre de 2019, cuando Zwicky Transient Facility, un telescopio en la montaña Palomar en California, y otras redes de vigilancia celeste detectaron una llamarada en el centro de una galaxia a 215 millones de años luz de la Tierra en la constelación de Eridanus.

La llamarada tenía las características de un evento de interrupción de las mareas, el nombre técnico para cuando un agujero negro rasga una estrella en pedazos y se la come.

Los astrónomos se apresuraron a sus telescopios terrestres y espaciales para monitorear AT2019qiz, como se llamó la llamarada. ("AT" significa "astronómico transitorio").

Durante las próximas semanas, la llamarada se iluminó rápidamente. En su apogeo, emitía alrededor de mil millones de veces más energía que nuestro sol. En los cinco meses siguientes, la llamarada se desvaneció lentamente.

El resultado fue una mirada única y multidimensional, basada en emisiones de radio, rayos X y rayos gamma, así como observaciones de luz visible anticuadas, en las complejidades de la muerte por agujero negro.

Los agujeros negros son baches gravitacionales en el espacio-tiempo predichos por la relatividad general, la teoría de la gravedad de Albert Einstein. Son tan profundos y densos que nada, ni siquiera la luz, puede escapar de ellos. Nuestra galaxia, la Vía Láctea, y presumiblemente la mayoría de las galaxias, están plagadas de agujeros negros producidos cuando las estrellas masivas murieron y colapsaron sobre sí mismas. Además, cada galaxia parece tener en su núcleo una versión de gran tamaño de uno de estos monstruos millones o miles de millones de veces más masivo que el sol.

"Sabemos que la mayoría de las galaxias tienen un agujero negro supermasivo en sus centros", escribió el Dr. Alexander en un correo electrónico. "Pero todavía no entendemos exactamente cómo estos agujeros negros llegaron a ser tan grandes como son, o cómo dan forma a sus galaxias anfitrionas". Estudiar las disrupciones estelares, dijo, podría ayudar a comprender cómo estos agujeros negros comen, crecen e interactúan con su entorno.

El agujero negro de la galaxia Eridanus pesa alrededor de un millón de masas solares. Según lo reconstruido por el Dr. Nicholl y su equipo, una estrella del tamaño y la masa de nuestro propio sol vagó hacia el centro de la galaxia y se acercó demasiado (unos 160 millones de kilómetros) al agujero negro.

Esa es aproximadamente la distancia de la Tierra al sol. En ese punto, la atracción gravitacional del agujero negro excedió la atracción gravitacional del núcleo de la estrella, y la estrella se "espaguetizó" en una larga corriente alrededor del agujero. Finalmente, la corriente envolvió todo el camino alrededor del agujero negro y chocó consigo mismo, "que es cuando el agujero negro comenzó a succionarlo", dijo el Dr. Nicholl.

Añadió: "Si tuvieras que imaginarte cómo el sol se estira en una corriente delgada y se precipita hacia nosotros, eso es lo que vio el agujero negro".

Los astrónomos han documentado recientemente otras interrupciones de este tipo de agujeros negros, pero tales eventos rara vez ocurren tan cerca de nuestra propia galaxia, y su dinámica interna a menudo se ve oscurecida por el polvo y el gas provocados por la colisión fatal. En este caso, los astrónomos pudieron ver detrás de esa cortina y observar que estaba hecha de trozos de la estrella destrozada.

"Debido a que lo detectamos temprano, pudimos ver la cortina de polvo y escombros que se levantaba cuando el agujero negro lanzaba una poderosa salida de material", dijo el Dr. Alexander.

La mayor parte de la luz que vieron provenía de este material, que estaba siendo lanzado al espacio a velocidades de unas 6.000 millas por segundo. Los estudios espectrales indicaron que el material que fluía hacia afuera desde el agujero negro era idéntico al que estaba cayendo, evidencia de que eran migajas de la estrella mal comida.

La llamarada AT2019qiz podría servir como una "piedra Rosetta" para comprender otros eventos de destrucción de estrellas, dijo el Dr. Alexander. AT2019qiz fue especial, agregó, porque los astrónomos comenzaron a observarlo muy temprano, justo después de que la estrella se desgarró, y recopilaron muchos datos de muchos tipos diferentes de telescopios.

Nuevos telescopios como el Observatorio Vera Rubin y el Telescopio Europeo Extremadamente Grande, ambos en construcción en Chile, deberían atraer aún más de estos Instagram de comida cósmica.


Agujero negro atrapado en acto de tragar estrella

Por primera vez, un agujero negro ha sido atrapado en el acto de desgarrar y tragar una estrella que se acercó demasiado.

Los científicos, que hasta ahora solo habían presenciado las secuelas de tales eventos, dicen que la observación está arrojando luz sobre los "chorros relativistas", explosiones de materia que se disparan casi a la velocidad de la luz.

En el centro de prácticamente todas las grandes galaxias hay agujeros negros supermasivos. Estos monstruos, que son de millones a miles de millones de veces la masa del sol, pueden destrozar a los transeúntes, tirando gravitacionalmente de las estrellas en versiones gigantes de cómo nuestra luna tira de los océanos de la Tierra para generar mareas. [Fotos del agujero negro devorador de estrellas]

La evidencia de esta destrucción puede venir en forma de un destello brillante de rayos ultravioleta, gamma y X, un destello que teóricamente puede durar años a medida que la estrella se consume gradualmente. Aunque los científicos han observado las secuelas de tales eventos de "interrupción de las mareas" varias veces, nunca habían visto el inicio de uno.

"Ahora hemos visto el inicio de este evento por primera vez", dijo a SPACE.com el coautor del estudio David Burrows, astrofísico de la Universidad Estatal de Pensilvania.

El satélite Swift observó una serie de ráfagas extremadamente brillantes de rayos gamma desde el exterior de nuestra galaxia que comenzó el 25 de marzo y duró aproximadamente dos días. Los científicos han detectado estallidos de rayos gamma en el pasado, pero este patrón de luz era completamente diferente. [Fotos: Agujeros Negros del Universo]

"No fue nada de lo que esperábamos para un estallido de rayos gamma", dijo Ashley Zauderer, astrónomo del Centro Harvard-Smithsonian de Astrofísica y coautor de un estudio diferente sobre el evento.

Observaciones adicionales de varios radiotelescopios sugirieron que la llamarada ocurrió en el centro de una galaxia y que la fuente de esta radiación se expandía al 99,5 por ciento de la velocidad de la luz. Esto sugirió que la llamarada provino de un chorro relativista liberado después de que un agujero negro destrozó una estrella, que los científicos llamaron Swift J1644 + 57.

Sobre la base de las longitudes de onda de la luz emitida por la llamarada y la forma en que evolucionó con el tiempo, los científicos concluyeron que se originó a partir de materia que cae o se acumula en un agujero negro de aproximadamente 1 millón de veces la masa del sol, comparable al agujero negro supermasivo en el corazón de la Vía Láctea.

En el pasado, los científicos habían pasado por alto el hecho de que los chorros relativistas podían formarse cuando los agujeros negros destrozaban las estrellas. Esto ayuda a explicar por qué la llamarada tenía rayos X 10.000 veces más brillantes de lo previsto para un evento de interrupción de las mareas: Básicamente, los chorros relativistas son ráfagas de energía enfocadas.

"No es sorprendente que un evento así provoque chorros de agua, pero nunca se discutió en publicaciones anteriores", dijo Burrows.

La investigación futura podría revelar más arrebatos de este tipo. Saber con qué frecuencia ocurren esto ayudará a los científicos a determinar cuántas galaxias albergan agujeros negros supermasivos, cuáles son las propiedades de estos monstruos, la densidad de estrellas en los núcleos galácticos y cómo se forman estos chorros.

"Hay muchas más sorpresas en el espacio para que las descubramos, especialmente a medida que continuamos haciendo grandes avances en las capacidades técnicas de nuestros instrumentos", dijo Zauderer a SPACE.com.

Los científicos detallaron sus hallazgos en dos artículos que aparecen en la edición del 25 de agosto de la revista Nature.


Agujeros negros: formación y ciclo de vida n. ° 038

Todos los agujeros negros se forman a partir del colapso gravitacional de una estrella, que generalmente tiene un gran núcleo masivo. Una estrella se crea cuando enormes y gigantescas nubes de gas se unen debido a fuerzas de atracción y forman un núcleo caliente, combinado con toda la energía de las dos nubes de gas. Esta energía producida es tan grande cuando choca por primera vez, que ocurre una reacción nuclear y los gases dentro de la estrella comienzan a arder continuamente. El gas hidrógeno suele ser el primer tipo de gas que se consume en una estrella y luego se consumen otros elementos gaseosos como el carbono, el oxígeno y el helio. Esta reacción en cadena alimenta a la estrella durante millones o miles de millones de años, dependiendo de la cantidad de gases que haya.

La estrella logra evitar colapsar en este punto debido al equilibrio logrado por sí misma. El tirón gravitacional del núcleo de la estrella es igual a la atracción gravitacional de los gases que forman un tipo de órbita, sin embargo, cuando esta igualdad se rompe, la estrella puede pasar a varias etapas diferentes. Por lo general, si la estrella tiene una masa pequeña, la mayoría de los gases se consumirán mientras que parte de ellos se escapa. Esto ocurre porque no hay una tremenda atracción gravitacional sobre esos gases y, por lo tanto, la estrella se debilita y se vuelve más pequeña. Luego se le conoce como una enana blanca. Sin embargo, si la estrella tuviera una masa mayor, posiblemente podría ser una supernova, lo que significa que la fusión nuclear dentro de la estrella simplemente se sale de control y hace que la estrella explote. Después de explotar, generalmente se deja una fracción de la estrella (si no se ha convertido en gas puro) y esa fracción de la estrella se conoce como estrella de neutrones. Un agujero negro es una de las últimas opciones que puede tomar una estrella. Si el núcleo de la estrella es tan masivo (aproximadamente 6-8 masas solares, una masa solar es igual a la masa del sol & # 8217s), entonces lo más probable es que cuando la estrella & # 8217s los gases casi se consuman, esos gases colapsarán hacia adentro, forzados en el núcleo por la fuerza gravitacional impuesta sobre ellos. Después de que se crea un agujero negro, la fuerza gravitacional continúa atrayendo desechos espaciales y otro tipo de materias para ayudar a aumentar la masa del núcleo, haciendo que el agujero sea más fuerte y más poderoso. La mayoría de los agujeros negros tienden a tener un movimiento giratorio constante. Este movimiento absorbe varias materias y las hace girar dentro del anillo (conocido como Horizonte de sucesos) que se forma alrededor del agujero negro. La materia se mantiene dentro del Horizonte de Eventos hasta que ha girado hacia el centro donde se concentra dentro del núcleo y se agrega a la masa. Estos agujeros negros giratorios se conocen como agujeros negros de Kerr. La mayoría de los agujeros negros orbitan alrededor de estrellas debido al hecho de que alguna vez fueron una estrella, y esto puede causar algunos problemas a las estrellas vecinas. Si un agujero negro se vuelve lo suficientemente poderoso, puede atraer una estrella hacia él e interrumpir la órbita de muchas otras estrellas. El agujero negro podría volverse aún más fuerte (a partir de la masa de la estrella y # 8217s) como para absorber posiblemente otro. Cuando un agujero negro absorbe una estrella, la estrella primero es empujada hacia la ergosfera, que barre toda la materia hacia el horizonte de sucesos, llamado así por su apariencia horizontal plana y porque este es el lugar donde se concentra la mayor parte de la acción dentro del agujero negro. ocurre. Cuando la estrella pasa al horizonte de sucesos, la luz que soporta la estrella se dobla dentro de la corriente y, por lo tanto, no se puede ver en el espacio. En este punto exacto en el tiempo, se emiten grandes cantidades de radiación, que con el equipo adecuado pueden detectarse y verse como una imagen de un agujero negro. A través de esta técnica, los astrónomos ahora creen que han encontrado un agujero negro conocido como Cygnus X1. Este supuesto agujero negro tiene una gran estrella orbitando a su alrededor, por lo que asumimos que debe haber un agujero negro con el que esté en órbita.

Los primeros científicos que realmente examinaron en profundidad los agujeros negros y el colapso de estrellas fueron un profesor, Robert Oppenheimer y su alumno Hartland Snyder, a principios del siglo XIX. Concluyeron sobre la base de la teoría de la relatividad de Einstein que si la velocidad de la luz fuera la máxima velocidad sobre cualquier objeto masivo, nada podría escapar de un agujero negro una vez dentro de él. ** (1) El nombre & # 8220black hole & # 8221 se denominó así, debido al hecho de que la luz no podía escapar de la atracción gravitacional del núcleo, lo que hacía imposible que los humanos vieran el agujero negro sin utilizar los avances tecnológicos para medir cosas como la radiación. La segunda parte de la palabra se denominó & # 8220hole & # 8221 debido al hecho de que el agujero real es donde se absorbe todo y donde preside el núcleo central. Este núcleo es la parte principal del agujero negro donde se concentra la masa y aparece puramente negro en todas las lecturas, incluso mediante el uso de dispositivos de detección de radiación. Recientemente, se encontró un gran descubrimiento con la ayuda de un dispositivo conocido como El Telescopio Hubble. Este telescopio ha descubierto recientemente lo que muchos astrónomos creen que es un agujero negro, después de estar enfocado en una estrella que orbita el espacio vacío. Varias imágenes fueron enviadas a la Tierra desde el telescopio que muestran muchas imágenes mejoradas por computadora de diversas fluctuaciones de radiación y otros tipos diversos de lecturas que se pueden leer desde el área en la que se sospecha que está el agujero negro. Se hicieron varios diagramas que muestran cómo los astrónomos Cree que si de alguna manera sobrevivieras a través del centro del agujero negro, habría suficiente fuerza gravitacional para posiblemente llevarte a otro extremo del universo o posiblemente a otro universo. Las ideas creativas que pueden hipotetizarse a partir de este descubrimiento son infinitas. Aunque nuestro universo está lleno de muchos fenómenos gloriosos e inexplicables, es nuestro deber continuar explorándolos y seguir aprendiendo, pero en el proceso no debemos dar nada por sentado. Como ha leído, los agujeros negros son un tema importante dentro de nuestro universo y contienen tanta curiosidad que posiblemente podrían tener usos ilimitados. Los agujeros negros son una sensación con la que los astrónomos todavía están muy desconcertados. Parece que a medida que nos acercamos a resolver su existencia y funciones, simplemente terminamos con más y más preguntas. Aunque estas preguntas solo nos llevan a cada vez más problemas sin respuesta, buscamos y nos refugiamos en ellos, soñando que tal vez algún día, un día lejano y lejano, entenderemos todas las concepciones y seremos capaces de usar el universo a nuestro favor. e ir a donde solo nuestros sueños puedan llevarnos.


Cuando un agujero negro no tragar todo, sucede algo extraordinario - estudio

Los agujeros negros son conocidos por ser cósmicamente despiadados. Estos objetos de masa compacta tragan el material circundante y ni siquiera la luz puede escapar de su fuerte atracción gravitacional.

Pero, ¿qué sucede cuando un agujero negro está inactivo, permitiendo que el material flote en el espacio?

Los astrónomos han observado recientemente un agujero negro bastante pasivo, uno que no afecta su entorno en un cúmulo de galaxias distante. En lugar de tragarse el material en sí, la inactividad del agujero negro permitió que floreciera la formación de estrellas circundantes.

El descubrimiento fue detallado en un estudio publicado esta semana en Las cartas de la revista astrofísica.

Usando el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, así como el Telescopio Espacial Hubble y el Telescopio Espacial Spitzer, los astrónomos observaron el agujero negro en un cúmulo de galaxias que se encuentra a 9,9 mil millones de años luz de distancia de la Tierra.

Fueron atraídos por primera vez al cúmulo de galaxias debido a su inusual actividad de formación de estrellas. Las estrellas se estaban formando a un ritmo de aproximadamente 900 nuevos soles en masa por año en el cúmulo de galaxias denominado como SpARCS1049. Esta tasa de formación de estrellas es más de 300 veces más rápida que aquella a la que nuestra propia galaxia, la Vía Láctea, forma estrellas.

El equipo de astrónomos detrás del nuevo estudio se preguntaba sobre la fuente de estrellas recién nacidas en SpARCS1049, y creen que puede tener algo que ver con el agujero negro del cúmulo de galaxias.

Otras observaciones de Chandra revelaron que, si bien la temperatura del gas en la mayor parte del cúmulo de galaxias es de unos 65 millones de grados, es mucho más denso y frío a unos 80.000 años luz del centro de SpARCS1049. Esa región es donde ocurre la mayor parte de la intensa formación estelar, ya que las estrellas requieren un gas más frío para nacer a medida que el gas se vuelve molecular y sus átomos pueden unirse.

El gas más frío, a temperaturas más bajas de aproximadamente 10 millones de grados, sugiere que otros depósitos de gas no detectados se han enfriado a temperaturas aún más bajas que permitirían la formación de todas estas estrellas.

Con el agujero negro inactivo, no calienta el gas circundante. Por lo tanto, el gas puede enfriarse lo suficiente y permitir esta gran cantidad de estrellas.

"Me recuerda la antigua expresión de 'cuando el gato está fuera, los ratones jugarán'", dijo en un comunicado Julie Hlavacek-Larrondo, investigadora de la Universidad de Montreal en Canadá y autora principal del estudio. "Aquí el gato, o el agujero negro, está tranquilo y los ratones, o las estrellas, están muy ocupados".

Los astrónomos han teorizado durante mucho tiempo que sin la presencia de agujeros negros activos que tragan el material circundante en las galaxias, las tasas de formación de estrellas estarían en su punto más alto. Las observaciones realizadas en el cúmulo de galaxias SpARCS1049 son el primer tipo de prueba de este comportamiento teórico de los agujeros negros y cómo afectan a su entorno.

"Este tipo de agujero negro cerrado puede ser una forma crucial para que las estrellas se formen en el Universo temprano", dijo Carter Rhea, investigador de la Universidad de Montreal y coautor del estudio, en un comunicado.

El equipo de investigadores también cree que la falta de gas denso en el centro del cúmulo de galaxias es lo que impide que el agujero negro sea una bestia cósmica activa y en toda regla. El agujero negro carece de una fuente de combustible, lo que evita los estallidos.

M⊙yr − 1) que está compensado por docenas de kpc de la galaxia central. El estallido es coespacial con el gas intracluster más frío, pero no está asociado con ninguna galaxia del cúmulo. En menos de 100 millones de años, tal enfriamiento descontrolado puede formar la misma cantidad de estrellas que en la Vía Láctea. Por lo tanto, las estrellas intragrupos no solo se producen por la eliminación de las mareas y la ruptura de los cúmulos de galaxias, sino que también pueden producirse por el enfriamiento descontrolado del gas caliente intragrupo en los primeros momentos. En general, estas observaciones muestran el impacto dramático cuando la retroalimentación de los agujeros negros supermasivos no funciona en cúmulos. Indican que en las sobredensidades más altas, como los cúmulos y proto-cúmulos, el enfriamiento descontrolado puede ser un mecanismo nuevo e importante para alimentar estallidos masivos de formación de estrellas en el universo temprano.


Los telescopios de ESO registran los momentos finales cuando una estrella es consumida por un agujero negro

Los telescopios del Observatorio Europeo Austral y otras organizaciones de todo el mundo detectaron una rara explosión de luz que se originó en una estrella cuando fue destrozada por un agujero negro supermasivo. El fenómeno se conoce como un evento de interrupción de las mareas y, a 215 millones de años luz de la Tierra, el evento fue el destello más cercano jamás reportado.

Los científicos han podido analizar los datos con un detalle sin precedentes. En estos eventos de interrupción de las mareas, cuando entra en el agujero negro, una estrella se encuentra con algo conocido como espaguetificación. Estos sucesos son inusuales y no son fáciles de examinar. Este evento fue observado por el Very Large Telescope de ESO y su New Technology Telescope.

Los científicos afirman que se produjo un destello de luz reciente cerca de un agujero negro supermasivo, y los investigadores investigaron en profundidad para ver qué ocurre cuando una estrella es devorada. La intensa gravedad del agujero negro # 8217 desgarra la estrella en pequeñas corrientes de material parecidas a espaguetis cuando una estrella se acerca demasiado a un agujero negro supermasivo. Una llamarada de energía brillante que pueden observar los astrónomos se emite cuando ciertas hebras delgadas de material colapsan a través del agujero negro.

Si bien el estallido de luz es fuerte e increíblemente brillante, en el pasado, los astrónomos han tenido dificultades para investigar el efecto porque el polvo y los escombros a veces lo distorsionan. Los investigadores encuentran que cuando un agujero negro consume una estrella, también lanza una fuerte explosión de material hacia afuera que obstruye la vista desde la Tierra. Eso sucede porque la energía liberada cuando un agujero negro consume una estrella impulsa los escombros de las estrellas hacia el exterior.

En esta situación, la observación fue posible porque, durante un corto tiempo después de que la estrella se rompió, se descubrió el evento de interrupción de las mareas, conocido como AT2019qlz. A medida que el agujero negro lanzó una salida de fluido a una velocidad de hasta 10,000 KM / S, los investigadores afirman que este evento se detectó lo suficientemente temprano como para ver cómo se formaba una cortina de polvo y escombros. AT2019qlz se encuentra en una galaxia espiral en la constelación de Eridanus.


Actualización sobre S2, la estrella que se hunde más allá de la Vía Láctea y el agujero negro # 8217s

Artista & # 8217s concepto de la órbita de la estrella S2 (a veces S0-2), que se muestra en azul claro. En los próximos meses, se espera que esta estrella se hunda cerca de un gigantesco agujero negro en nuestra galaxia. Imagen a través de S. Sakai / A.Ghez / Keck Observatory / UCLA Galactic Center Group.

Uno de los hallazgos fascinantes de la astronomía moderna es que las grandes galaxias, incluida nuestra galaxia natal, la Vía Láctea, tienen agujeros negros supermasivos en sus núcleos. El agujero negro central de la Vía Láctea se llama Sagitario A * (pronunciado & # 8220 Estrella Sagitario A & # 8221), o Sgr A * para abreviar, y se sabe que tiene una masa de aproximadamente 4 millones de soles. Los astrónomos observaron recientemente una nube de gas caer cerca del agujero, y ahora están viendo varias estrellas orbitando cerca de él, en particular una estrella llamada S2 (a veces S0-2). Gracias a observaciones recientes & # 8211 publicadas en la revisión por pares Diario astrofísico in late February, 2018 – astronomers with UCLA’s Galactic Center Group now say they have an “all-clear” to use S2 for a test of Einstein’s Theory of General Relativity.

Until now, it was thought that S0-2 might be a double star. Two stars orbiting each other would have complicated the upcoming gravity test.

But a team of astronomers led by Devin Chu of Hilo, Hawaii – an astronomy grad student at UCLA – has found that S2 doesn’t have a companion:

… at least one that is massive enough to get in the way of critical measurements that astronomers need to test Einstein’s theory.

S2 is young and about 15 times more massive than our sun. That’s good it means it’s bright, helpful because the star is relatively distant from Earth – in contrast to most Milky Way stars we might mention – at 26,000 light-years. Did you catch that number, 26,000 light-years? That’s our approximate distance from the center of the galaxy, and the weird and wonderful physics in play there.

In their recent study, Chu and his colleagues described an analysis of 87 previous measurements of S2, dating back as far as 2000. Of those, 12 were newly reported in this paper, taken between 2014 and 2016.

S2 is expected to make its closest pass by the black hole during 2018, and it’s when the star whips nearest the hole that the relativity test will take place. Astronomers will use the star’s motion to try to confirm the mass of the black hole (now thought to be about 4.15 million solar masses).

And they’ll also use S2’s motion to try to confirm Einstein’s prediction that very strong gravitational fields should “stretch out” wavelengths of light, causing a gravitational red shift.

UCLA grad student Devin Chu is 1st author on the new study, showing that S2 doesn’t have a companion star and clearing the way for the planned relativity tests. Image via Keck Observatory.

Writing at SciFyWire, Bad Astronomer Phil Plait offered his usual great explanation of what’s about to happen:

[S2] orbits Sgr A* on an ellipse that takes about 15 years to complete. The diameter of its orbit is about 300 billion km [200 billion miles], which may sound like a lot, but we’re talking about a supermassive black hole here! That’s close!

And it gets closer. Because the orbit is an ellipse, the star drops down to a mere 18 billion km [11 billion miles] from the black hole, a positively terrifying close approach. That’s only four times farther from the black hole than Neptune is from our sun.

When it does this, the gravity of the black hole is so fierce it’ll accelerate the star to about 6,000 km [4,000 miles] per second — fast enough to cross the continental U.S. in less than a second …

That close to a black hole, relativistic effects predicted by Einstein’s equations start to become important. For example, the light from the star will have to fight the gravity of the black hole to get to us, losing energy on its way out. This is called a gravitational redshift. When an object approaches or moves away from an observer, the light shifts in wavelength a bit, which is just plain old redshift. The amount of the shift depends on the velocity.

In the case of S2, at closest approach gravitational redshift acts like another 200 kilometers per second added to the star’s motion! That’s enough to measure pretty easily, so astronomers should definitely see that.

Infrared image of the center of our Milky Way galaxy. The position of the Milky Way’s central black hole – Sgr A* – is marked by an orange cross. Image via ESO/ MPE/ S. Gillessen et al.

Astronomers with UCLA’s Galactic Center Group said they hope to witness the star being pulled at:

… maximum gravitational strength – a point where any deviation to Einstein’s theory is expected to be the greatest.

Tuan Do, deputy director of the Galactic Center Group, said in a statement:

It will be the first measurement of its kind. Gravity is the least well-tested of the forces of nature. Einstein’s theory has passed all other tests with flying colors so far, so if there are deviations measured, it would certainly raise lots of questions about the nature of gravity!

We have been waiting 16 years for this. We are anxious to see how the star will behave under the black hole’s violent pull. Will S0-2 follow Einstein’s theory or will the star defy our current laws of physics? We will soon find out!

Astronomers with UCLA’s Galactic Center Group gather for a photo during a visit to Keck Observatory, located atop Maunakea, Hawaii. Members of the group will return to this site in the spring of 2018 to begin observations of S2 as the star travels towards its closest distance to our Milky Way’s central supermassive black hole. Image via Keck Observatory.

By the way, in other news about our Milky Way’s black hole, scientists expect the first direct image of Sgr A* soon. So there are big, important research projects in play this year related to the supermassive black hole in the center of our galaxy.

Watch for the results of both, later in 2018.

Bottom line: Astronomers report an “all clear” – no companion found for S2, the star orbiting near our Milky Way’s central black hole. They hope to use this star later in 2018 for a test of Einstein’s Theory of General Relativity.