Dibuja la región en torno al horizonte de eventos del agujero negro

El pasado año, tras un esfuerzo masivo que dejó el mundo maravillado, un equipo de científicos reveló la primera imagen directa de un agujero negro, que permitió a la gente ver qué hay junto a las mandíbulas del monstruo. Ahora los astrónomos han utilizado una técnica diferente con un ‘eco’ de rayos X para ver de cerca a uno de estos gigantes.

El agujero negro se encuentra en el centro de la galaxia IRAS 13224-3809, a unos mil millones de años luz de distancia. Este objeto supermasivo está rodeado por un disco de millones de grados de material y envuelto en una corona de rayos X cuya temperatura supera los mil millones de grados. Al predecir el comportamiento de estos rayos X, los científicos crearon un mapa muy detallado de la región que envuelve el horizonte de eventos de un agujero negro, un área de la que no puede escapar ninguna luz.

Agujeros negros 101 En el centro de nuestra galaxia hay un agujero negro supermasivo. Descubra qué tipos de agujeros negros existen, cómo se forman y cómo se descubrieron estos objetos extraordinarios en el universo.

‘Los agujeros negros no emiten luz, por lo que la única manera de estudiarlos es mirar qué hace la materia cuando entran’, dice William Alston, de la Universidad de Cambridge, cuyo equipo informó a las observaciones en la revista Nature Astronomy. .

Ésta es una medida mucho más precisa que el telescopio Event Horizon, que tomó una imagen del agujero negro el año pasado, podría obtener de tan lejano objeto. Gracias a las nuevas medidas del agujero negro IRAS 13224-3809, los científicos han podido determinar su masa y giro, propiedades que podrían revelar pistas cruciales sobre la evolución del agujero negro. Si se pudieran realizar medidas similares para una mayor población de agujeros negros supermasivos cercanos, podrían proporcionar a los astrónomos información sobre el crecimiento de las galaxias.

‘Entender la distribución de rotación de los agujeros negros en muchas galaxias muestra cómo llegamos desde el universo temprano a la población que observamos hoy’, dice Alston.

Ecocartografía

Pese a su nombre indescriptible, IRAS 13224-3809 es una de las galaxias más interesantes del cielo de rayos X: es una galaxia activa, lo que significa que su región central emite una luminosidad más intensa que la que podrían contar sólo las estrellas y que su La luminosidad de los rayos X fluctúa en un factor de 50, a veces durante horas. Alston y sus colegas optaron por estudiar esta galaxia en particular porque querían una fuente variable y dinámica a partir de la cual determinar las propiedades específicas del agujero negro supermasivo central.

Para ello, Alston y sus colegas estudiaron IRAS 13224-3809 con el Observatorio espacial XMM-Newton de la Agencia Espacial Europea. XMM-Newton, un telescopio espacial de rayos X en órbita terrestre, 2022-2022, observó la galaxia lejana durante 16 órbitas, un total de más de 550 horas.

A partir de todas estas horas de datos, Alston y sus colegas crearon un mapa de la corona de rayos X y el disco de acreción del agujero negro supermasivo. Este último es un disco giratorio de material situado cerca del borde del horizonte de eventos. Algunos de los rayos X emitidos van directamente al espacio, pero otros llegan al disco de acreción y tardan algo más en abandonar el entorno inmediato del agujero negro.

‘La longitud del camino más larga provoca un retraso entre los rayos X que se produjeron originalmente en la corona’, dice Alston. ‘Podemos medir la reverberación, el retraso en cuestión, le llamamos reverberación.

Esta técnica, llamada mapeo de reverberación, permitió a los científicos estudiar la materia gaseosa en torno al agujero negro. Alston compara el proceso con la ecolocalización, una técnica utilizada por animales como los murciélagos, que emiten sonidos que rebotan en objetos para ayudarles a orientarse en vuelo. A diferencia del proceso utilizado por el Telescopio de Horizon de Eventos para la imagen de un agujero negro, el mapeo de eco se puede utilizar para estudiar objetos muy lejanos y para estudiar regiones aún más cercanas al horizonte de eventos .

‘La renderización de reverbo es independiente de la resolución espacial. Utiliza los ecos de luz del objeto para detectar estructuras, incluso las muy pequeñas y distantes’, explica Misty Bentz de la Universidad Estatal de Georgia, que utiliza la misma técnica para estudiar agujeros negros lejanos.

Event Horizon Telescope – Red planetaria de radiotelescopios terrestres – 2022 ha revelado la primera imagen de un agujero negro supermasivo y su sombra. La imagen revela el agujero negro central de Messier 87, una galaxia masiva en el cúmulo de Virgen. Colaboración con el Telescopio Event Horizon

viaje genial

Los ecos brillantes capturados de la galaxia IRAS 13224-3809 permitieron a Alston ya su equipo determinar la geometría exacta del material que envuelve el agujero negro, incluidas las dimensiones de su corona dinámica de rayos X que produce estos ecos. Utilizando esta información, el equipo calculó la masa y el giro del agujero negro, dos propiedades que no cambian en la escala de tiempo humana.

‘Para medir la masa y el giro de un agujero negro, debemos saber exactamente dónde está este gas antes de que entre en el agujero negro’, explica Alston. Esta técnica ya se ha utilizado para estudiar los agujeros negros supermasivos, pero estas observaciones eran más cortas y la fuente era tan variable como en el caso del IRAS 13224-3809.

A partir de los nuevos mapas, el equipo concluyó que ese agujero negro supermasivo tiene la misma masa que dos millones de soles y gira a una velocidad casi máxima que puede romper las leyes de la física. Bentz, que no participó en el trabajo, dice que los resultados son muy convincentes a causa de las observaciones a largo plazo de los autores.

‘Los autores realizaron el mismo experimento 16 veces, mucho más que cualquier estudio anterior. Esto nos ayudó a identificar partes que no cambian”, dice Bentz.

Alston y su equipo también recopilaron una imagen dinámica de cómo cambia la corona de rayos X en torno al agujero negro a lo largo del tiempo, variando significativamente de tamaño a lo largo del día.

semillas de galaxias

Todas las galaxias principales del universo probablemente tienen un agujero negro supermasivo en su núcleo. Descifrar las piruetas de estos objetos supermasivos podría proporcionar pistas sobre la formación y evolución de los agujeros negros y sus galaxias durante la evolución del universo.

‘Una de las incógnitas es la formación de agujeros negros supermasivos’, dice Alston. ‘¿Cuáles fueron sus semillas en el universo temprano? Actualmente, la mayoría de nuestros modelos predicen entonces que son demasiado pequeñas y no crecen lo suficientemente rápido.

Una posible forma de formar galaxias es la colisión y la fusión de diversas galaxias pequeñas. Cuando estas galaxias se fusionan, también lo hacen sus agujeros negros. Alston señala que si estas colisiones son caóticas, no sólo podrían contribuir al aumento de la masa del agujero negro, sino que también podrían afectar a su rotación.

Otra forma de crecer los agujeros negros es mediante un flujo constante de gas. En este caso, la rotación resultante podría ser más rápida, como parece ser el caso del IRAS 13224-3809, aunque Alston dice que es demasiado pronto para concluir que esta galaxia en particular ha acumulado demasiado mediante este mecanismo.

Alston y sus colegas quieren utilizar imágenes de reverberación para determinar los giros, y por tanto las historias de formación, de cientos de agujeros negros supermasivos cercanos, contando esencialmente estos objetos. Más adelante, a partir de la distancia de estos agujeros negros, los científicos podrán analizar el crecimiento de las galaxias así como la evolución del universo.

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Marcel Aridane

Marcel Aridane ha practicado prácticamente todos los tipos de avistamientos, aunque su especialidad son las galaxias… Ha participado en numerosas quedadas y congresos del estudio de galaxias. Algunas de los mejores consejos para estudiar las galaxias han sido compartidas por él, que nos permite mejorar en nuestro nivel de observación y disfrute.

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