Descubren el motivo por el que los agujeros negros se oscurecen

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Las observaciones hechas por un equipo internacional de astrónomos del Observatorio Nacional de Astronomía Óptica (NOAO, por sus siglas en inglés) apuntan a que enormes cantidades de polvo cósmico en la galaxia de acogida de los agujeros negros pueden tener un rol importante en su oscurecimiento.

Nuestra inspección de la cercana galaxia NGC 7582 -a 74 millones de años luz de la Tierra-, que alberga un núcleo activo muy oscurecido, revela la existencia de un viento poderoso lanzado por su agujero negro activo que provoca un anillo de gas y polvo que contribuye al extremo oscurecimiento de este agujero", destacó hoy la investigadora del NOAO, Stephanie Juneau, en una rueda de prensa.

El anuncio se produjo durante la 230 edición del encuentro de la Sociedad Astronómica Americana (AAS, en sus siglas en inglés), que reúne a más de 600 personas desde el 4 hasta el 8 de junio en Austin, para divulgar los últimos descubrimientos astronómicos logrados por investigadores y universidades estadounidenses.

La doctora francesa ofreció la conferencia de prensa conjuntamente con otros colegas de profesión, como Richard O'Shaugnessy, del Instituto de Tecnología de Rochester (Nueva York) o Chris Shrader, del Centro de Vuelo Espacial de Goddard (Kansas) de la NASA.

Los resultados de la investigación liderada por Juneau dan nuevas perspectivas sobre la interacción entre los agujeros negros y sus galaxias de acogida, dado que hasta ahora se creía comúnmente que el oscurecimiento extremo de los agujeros negros solo podía producirlo un anillo compacto cercano a las inmediaciones del propio agujero.

Los agujeros negros supermasivos son literalmente invisibles para nosotros, porque no emiten luz, pero a medida que la materia cae sobre su horizonte de eventos, esta se calienta y produce radiación que se puede observar a través del espectro electromagnético", relató la científica francesa.

Este proceso, que se produce en lo que se llama el núcleo galáctico activo (el núcleo de una galaxia que contiene un agujero negro supermasivo) hace que la materia brille de forma que se pueda detectar a miles de millones de años luz de distancia, pero solo si las condiciones son favorables.

Así, apuntó que el análisis de rayos X cósmico, que registra la alimentación integrada de agujeros negros, indica la existencia de una "misteriosa población" de núcleo activo oscurecido en la galaxia NGC 7582, que alimenta este agujero negro "profundamente" envuelto de gas y polvo.




NASA revela cómo suena un agujero negro

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El Financiero,  Ciudad de México, Mexico, 

La NASA reveló un inquietante audio de video de ondas de sonido saliendo de un agujero negro supermasivo, en lo que se conoce como el cúmulo de galaxias de Perseo. Está ubicado a 250 millones de años luz de distancia.

Las ondas acústicas que provienen del agujero negro se han transpuesto 57 y 58 octavas hacia arriba para que sean audibles para el oído humano. La NASA hizo esto evidente el audio el domingo 22 de agosto, que la agencia espacial estadounidense describió como el sonido de un agujero negro.

“La idea errónea de que no hay sonido en el espacio se origina porque la mayor parte del espacio es un vacío, lo que no permite que las ondas de sonido viajen. Un cúmulo de galaxias tiene tanto gas que hemos captado el sonido real. Aquí está amplificado y mezclado con otros datos, para escuchar un agujero negro”, tuiteó la cuenta de la NASA dedicada a los exoplanetas.

Agujero negro, primera vez audible al oído humano

Es la primera vez que estas ondas sonoras se extraen y se hacen audibles para el ser humano. Es una especie de aullido sobrenatural que suena no solo terrorífico, sino que a la vez es impresionante el “grito” del espacio.

En 2003, los astrónomos detectaron algo realmente asombroso: ondas acústicas que se propagaban a través de las copiosas cantidades de gas que rodeaban el agujero negro supermasivo en el centro del cúmulo de galaxias de Perseo, que ahora es famoso por sus inquietantes gemidos.

El cúmulo de galaxias que se está “escuchando es Perseo”. Los datos provienen del Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, y la grabación se reveló por primera vez en mayo, para la Semana del Agujero Negro de la NASA.

“Los astrónomos descubrieron que las ondas de presión enviadas por el agujero negro causaron ondas en el gas caliente del cúmulo que podrían traducirse en una nota, una que los humanos no pueden escuchar unas 57 octavas por debajo del C medio”, explicó la NASA.



Captan resplandor de una explosión masiva en el universo

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El Universal,  Ciudad de México, Mexico, 

 Un equipo de investigación de la Universidad de Northwestern se ha sorprendido luego que un estallido de rayos gamma cortos (SGRB) les permitió obtener la imagen única de un instante, una explosión ocurrida a a miles de millones de años luz de distancia en el universo.

De acuerdo con la casa de estudios la explosión captada por el grupo encabezado por la experta Wen-fai Fong ocurrió a 10 mil millones de años luz de distancia y a 3 mil 800 millones de años del Big Bang.

El estallido fue llamado SGRB181123B y los investigadores han sostenido que se trata del segundo más distante conocido hasta el momento a través de los rayos gamma, así como el evento más lejano captado con un resplandor óptico posterior.

Wen-fai Fong dijo a través de un comunicado que no esperaban descubrir un SGRB distante debido a su rareza y que son bastante débiles.

"Realizamos 'análisis forense' con telescopios para comprender su entorno local, porque el aspecto de su galaxia puede decirnos mucho sobre la física subyacente de estos sistemas", agregó.

Su compañero Kerry Paterson calificó esta instantánea y experiencia como el descubrimiento de "la punta del iceberg" en términos de explosiones de rayos gamma cortos distantes, lo cual les motiva a seguir estudiando otros eventos del pasado, así como prestar más atención a los detalles en trabajos futuros.

La Universidad de Northwestern indicó que algunas de las explosiones más enérgicas y brillantes del universo ocurren debido a la fusión de dos estrellas de neutrones, acto que provoca el estallido de rayos gamma de corta duración.

Sin embargo, uno de los detalles que se destacó es que por lo general este tipo de resplandores suelen durar unas pocas horas para después desvanecerse completamente, lo que no pasó en esta ocasión, pues los astrónomos pudieron observar a detalle esta explosión luego de una primera identificación de un observatorio que fue dando cuenta a otros espacios de investigación.

Fue a través de este trabajo en conjunto entre varios observatorios que se pudo determinar que SGRB181123B está más distante que la mayoría de este tipo de eventos astronómicos.

"Pudimos obtener observaciones profundas de la explosión pocas horas después de su descubrimiento", agregó Kerry Paterson.

A la dificultad para capturar imágenes de los SGRB se sumó Wen-fai Fong, pues sostuvo que si se llega demasiado tarde a la vista será un esfuerzo completamente inútil, ya que las herramientas no detectarán nada.

"Pero de vez en cuándo, si reacciones lo suficientemente rápido, llegarás a una detección realmente hermosa como esta", sostuvo.

Uno de los detalles que se destacan del SGRB181123B es que se produjo cuando el universo estaba increíblemente ocupado y tenía solo el 30 por ciento de su edad actual, período conocido como "alto mediodía cósmico".

El estudio fue respaldado por la National Sciende Foundation y la NASA, además que fue publicado en The Astrophysical Journal Letters. 




Einstein y Hawking: el "baile" de 2 gigantescos agujeros negros

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El Universal,  Ciudad de México, Mexico, 

Existe un "baile" en el espacio que sucede dos veces cada 12 años y los protagonistas son dos agujeros negros.

Y con el estudio de uno de esos eventos, unos astrónomos pudieron probar las consecuencias clave de las teorías del físico Alberto Einstein.

Uno de estos objetos es un verdadero coloso, se trata de un agujero que pesa 18.000 millones de veces la masa de nuestro Sol. Y el otro no es tan grande, "solo" unas 150 millones de veces la masa solar.

Y los científicos lograron predecir sus interacciones con mucha precisión.

Lo hicieron al incluir sus efectos de deformación en el espacio-tiempo y al suponer que el agujero más grande tenía una "superficie" lisa.

La pareja de agujeros negros, de la galaxia conocida como OJ 287, se encuentra a unos 3.500 millones de años luz de la Tierra.

Un baile que se repite

Los científicos han seguido durante mucho tiempo el repentino brillo que se produce en este sistema y que ocurre dos veces cada 12 años.

El estallido de energía es equivalente a un billón de soles que se encienden a la vez en la galaxia anfitriona de los agujeros.

La mejor explicación para este comportamiento extraordinario es que el objeto más pequeño se estrella contra el disco de gas y polvo que se acumula en su compañero más grande de forma rutinaria, haciendo que el material alcance temperaturas muy altas.

Pero estos eventos son irregulares. Tienen lugar cada dos cada 12 años, pero a veces pasa un año desde que ocurrió el anterior y otras veces hasta 10.

Esto habla de la complejidad de la órbita que dibuja el agujero más pequeño alrededor del grande, un factor que el equipo de investigación ha incorporado a un modelo altamente sofisticado.

"La órbita del agujero negro más pequeño tiene (un movimiento de) precesión. Es por eso que los tiempos de los impactos varían", explicó el profesor Mauri Valtonen, de la Universidad de Turku, en Finlandia.

La precesión o movimiento de precesión está asociado al cambio de dirección en el espacio que experimenta el eje instantáneo de rotación de un cuerpo. Para dar una idea, es el movimiento de oscilación que realiza un trompo.

"Ya en 1996 teníamos un modelo que predecía más o menos lo que sucedería. Pero ahora somos cada vez más precisos", le dijo Valtonen a la BBC.

Uno de los parámetros importantes que toma en cuenta el modelo actualizado es la energía que irradia del sistema en forma de ondas gravitacionales.

La teoría de la relatividad general, muy simplificada, sostiene que la gravedad surge de la curvatura del espacio-tiempo. Baste imaginar el universo como un tejido tenso cuya forma geométrica varía en función de la masa de los cuerpos celestes que se disponen sobre él.

Bajo esta premisa, las órbitas de unos objetos sobre otros no repiten su trayectoria, como formulaba la gravitación definida por el físico Isaac Newton, sino que siguen un movimiento de precesión, lo que significa que la trayectoria cambia con cada giro.

En las condiciones supermasivas del OJ 287, las ondas tienen una influencia significativa en la forma en la que opera el sistema.

Una observación afortunada

La gran prueba para este último modelo tuvo lugar el 31 de julio del año pasado, cuando se identificó el fenómeno más reciente dentro de las 2,5 horas previstas por las ecuaciones.

El evento fue capturado por el telescopio infrarrojo Spitzer, de la agencia espacial estadounidense NASA.

Se trató de una observación afortunada ya que resultó que el OJ 287 estaba en el lado opuesto del Sol a la Tierra en ese momento y, por lo tanto, fuera de la vista de las instalaciones terrestres.

Por otro lado, la lejanía de Spitzer de la Tierra (160 millones de km) lo colocó en una posición privilegiada.

"Cuando verifiqué por primera vez la visibilidad de OJ 287, me sorprendió descubrir que el Spitzer lo captó justo el día en que se pronosticaba tendría lugar el primer brillo", describió Seppo Laine, científico del Instituto de Tecnología de California (Caltech) de EE.UU., quien supervisa las observaciones del Spitzer.

"Fue extremadamente afortunado que pudiéramos capturar el pico de este impacto con el Spitzer, porque ningún otro instrumento hecho por el hombre ha sido capaz de lograr esta hazaña en el momento específico".

Teorema "sin pelo"

Otro detalle que tuvo en cuenta el modelo fueron las características físicas del agujero negro más grande. Específicamente, su rotación.

Varios científicos, incluido el fallecido Stephen Hawking, desarrollaron lo que se conoció como el teorema "sin pelo" de los agujeros negros.

Este esencialmente establece que la superficie, o "horizonte de sucesos", de un agujero negro a lo largo de su eje de rotación es simétrica: no hay grumos ni protuberancias.

Se cree que la observación de OJ 287 es la mejor prueba hasta ahora del teorema "sin pelo".

El profesor Achamveedu Gopakumar, del Instituto Tata de Investigación Fundamental, en India, trabajó en el modelo sobre las ondas gravitacionales junto con el estudiante graduado Lankeswar Dey.

El profesor habló de su "euforia" al ver llegar los datos del Spitzer. Ahora está esperando que OJ 287 sea fotografiado por el telescopio Event Horizon (EHT), que captó la primera imagen de un agujero negro el año pasado.

"Con el EHT se hicieron observaciones tanto en 2017 como en 2018. Las otras campañas están suspendidas (debido al coronavirus) y esperamos tener tiempo durante la campaña 2021", dijo a la BBC.




Mexicanos y japoneses estudian partículas sobre origen del Universo

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En la búsqueda por desentrañar los misterios del comienzo del Universo, científicos del Cinvestav participan en el experimento Belle II, el cual fue colocado al punto de colisión en el acelerador de partículas SuperKEKB, de Japón, para iniciar su etapa de pruebas y estar listo para arrancar en 2018.

Este es un paso importante para el proyecto internacional en física de altas energías en el cual participan más de 700 investigadores de 23 países miembros, como Estados Unidos, Alemania, España, Italia, Rusia, China y México, entre otros.

De acuerdo con Eduard de la Cruz Burelo, investigador del Departamento de Física del Cinvestav, un consorcio de instituciones mexicanas, integrado por 12 científicos de la UNAM, UAS, BUAP y el Cinvestav, que es el grupo más grande, participó con el diseño de un detector de haces de luz llamado LABM (Large Angle Bremsstrahlung Monitor), desde la electrónica para manejarlo (tan sólo los motores del sistema fueron diseñados con una precisión micrométrica) hasta el cómputo del detector, el cual colectará la luz que irradien las colisiones de partículas, para estudiar sus características (cantidad, estabilidad, ancho de la misma, etcétera).

Detalló que Belle II, el cual pesa mil 400 toneladas y mide ocho metros de altura, medirá con precisión las interacciones de partículas elementales creadas artificialmente con el acelerador SuperKEKB. En el experimento se observarán colisiones de alta energía de varias partículas elementales. Electrones y positrones (su antipartícula) producirán fotones que viajarán de manera uniforme en todas direcciones y serán captados y transformados en señales eléctricas direccionadas a un sensor, para así poder analizarlas.

De acuerdo con el investigador, el objetivo es encontrar una "desviación" significativa del Modelo Estándar de la física de partículas y tal vez determinar cuál de las muchas nuevas teorías propuestas describe mejor el mundo de las partículas elementales.

El investigador señaló que participar en este proyecto fue algo natural para Cinvestav, ya que los físicos de la institución, tanto experimentales como teóricos, son expertos en el estudio del quark B, y a Belle II se le conoce como una fábrica de "Bes"; es decir, solamente produce partículas de este tipo. De hecho, se espera que en cuanto empiece a funcionar se rompa el récord de luminosidad (colisiones que pueden producirse en un detector por centímetro cuadrado y por segundo), que actualmente tiene en su etapa de prueba.