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19 de julio de 2024

Ilustración de los dos agujeros negros orbitando uno alrededor del otro

Ilustración de los dos agujeros negros orbitando uno alrededor del otroNASA/JPL-CALTECH/R. Hurt (IPAC) & M. Mugrauer (AIU)

Observan por primera vez un agujero negro orbitando otro mayor

El hallazgo se realizó en una galaxia a 3.500 millones de años luz

Varios grupos de investigación internacionales han confirmado la teoría de que hay un agujero negro orbitando otro de mayor tamaño en la galaxia OJ 287, a 3.500 millones de años luz.

En 2021, el cazador de exoplanetas TESS de la NASA apuntó hacia esta galaxia para ayudar a los astrónomos a confirmar la teoría propuesta inicialmente por investigadores de la Universidad de Turku (Finlandia) de dos agujeros negros en el centro de la galaxia. Los investigadores encontraron evidencia indirecta de que un agujero negro muy masivo en OJ 287 está orbitando un agujero negro gigante 100 veces su tamaño.

Para verificar la existencia del agujero negro más pequeño, TESS monitoreó el brillo del agujero negro primario y el chorro asociado a él. La observación directa del agujero negro más pequeño orbitando al más grande es muy difícil, pero su presencia fue revelada a los investigadores por un repentino estallido de brillo.

El satélite TESS detectó la llamarada prevista el 12 de noviembre de 2021 a las 02.00 UTC, y las observaciones fueron publicadas recientemente en un estudio en The Astrophysical Journal por Shubham Kishore, Alok Gupta (Aryabhatta Research Institute of Observational Sciences, India) y Paul Wiita (The College of New Jersey, EE. UU.).

El evento duró solo 12 horas. Esta corta duración demuestra que es muy difícil encontrar una explosión de gran brillo a menos que se conozca de antemano su momento. En este caso, la teoría de los investigadores de Turku resultó correcta y TESS fue dirigido a OJ 287 en el momento justo. El descubrimiento también fue confirmado por el telescopio Swift de la NASA, que también estaba apuntando al mismo objetivo.

Además, una gran colaboración internacional dirigida por Staszek Zola, de la Universidad Jagellónica de Cracovia (Polonia), detectó el mismo evento utilizando telescopios en diferentes partes de la Tierra, de modo que siempre fue de noche al menos en una de las ubicaciones de los telescopios durante todo el día. Además, un grupo de la Universidad de Boston, dirigido por Svetlana Jorstad y otros observadores confirmó el descubrimiento al estudiar la polarización de la luz antes y después de la llamarada.

En un nuevo estudio que combina todas las observaciones anteriores, el profesor Mauri Valtonen y su equipo de investigación de la Universidad de Turku han demostrado que el estallido de luz de 12 horas provino del agujero negro más pequeño en órbita y sus alrededores. Este estudio fue publicado en The Astrophysical Journal Letters.

El rápido estallido de brillo se produce cuando el agujero negro más pequeño «se traga» una gran porción del disco de acreción que rodea al agujero negro más grande, convirtiéndolo en un chorro de gas hacia afuera.

El chorro del agujero negro más pequeño es entonces más brillante que el del agujero negro más grande durante aproximadamente 12 horas. Esto hace que el color de OJ287 sea menos rojizo, o amarillo, en lugar del rojo normal. Después del estallido, el color rojo regresa. El color amarillo indica que durante el período de 12 horas, estamos viendo la luz del agujero negro más pequeño. Los mismos resultados se pueden inferir de otras características de la luz emitida por OJ287 durante el mismo período de tiempo.

«Por lo tanto, ahora podemos decir que hemos 'visto' un agujero negro en órbita por primera vez, de la misma manera que podemos decir que TESS ha visto planetas orbitando alrededor de otras estrellas. Y al igual que con los planetas, es extremadamente difícil obtener una imagen directa del agujero negro más pequeño. De hecho, debido a la gran distancia de OJ 287, que es cercana a los cuatro mil millones de años luz, probablemente pasará mucho tiempo antes de que nuestros métodos de observación se hayan desarrollado lo suficiente como para capturar una imagen incluso del agujero negro más grande», dice en un comunicado el profesor Valtonen.

«Sin embargo, el agujero negro más pequeño pronto puede revelar su existencia de otras maneras, ya que se espera que emita ondas gravitacionales de nano-Hertz. Las ondas gravitacionales de OJ 287 deberían ser detectables en los próximos años por los conjuntos de cronometraje de púlsares en maduración», dice A. Gopakumar, del Instituto Tata de Investigación Fundamental en la India.

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