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Un enjambre de agujeros negros podría rodear el corazón de la Vía Láctea

POR: Alejandra Almed

4 abril, 2018

Por: Alejandra Almed

Un equipo de científicos, liderados por la Universidad de Columbia, descubrió un grupo de agujeros negros alrededor de Sagitarius A*, el agujero negro supermasivo que se ubica en el núcleo de la Vía Láctea. 

"La Vía Láctea es realmente la única galaxia donde podemos estudiar cómo los agujeros negros supermasivos interactúan con los pequeños, porque simplemente no podemos ver sus interacciones en otras galaxias” dijo el astrofísico Chuck Hailey, codirector del Laboratorio de Astrofísica de Columbia y autor principal del estudio.

"Solo hay unas cinco docenas de agujeros negros conocidos en toda la galaxia -100 mil años luz de ancho- y se supone que hay de 10,000 a 20,000 de estos hoyos negros en una región de tan solo 6 años luz de ancho, y que nadie ha podido encontrar " dijo Hailey.

Desde hace dos décadas se han realizado búsquedas sin éxito de agujeros negros alrededor de Sagitario A *(Sgr A*), el agujero negro supermasivo (SMBH, por sus siglas en inglés) más cercano a la Tierra y por lo tanto el más fácil de estudiar.

Mark Morris, un astrofísico de la Universidad de California en Los Ángeles, en 1993 escribió un documento clave que predecía que decenas de miles de agujeros negros de masa estelar formarían un disco alrededor del centro galáctico. "No ha habido mucha controversia sobre esta idea porque es solo una consecuencia inevitable de la dinámica newtoniana simple", dice Morris. "Lo único es que ha sido muy difícil de probar".

El Observatorio de Rayos X de Chandra, a cargo de la NASA, es el responsable de la observación de Sgr A*. Chandra es un telescopio especialmente diseñado para detectar la emisión de rayos X de regiones muy calientes del universo como estrellas en explosión, cúmulos de galaxias y materia alrededor de agujeros negros.

Los astrónomos han utilizado los rayos X de Chandra para comprender por qué el material alrededor de Sgr A* es extraordinariamente débil en rayos X. El material difuso es proveniente de un halo de gas y polvo que proporciona el entorno perfecto para el nacimiento de estrellas masivas que viven, mueren y podrían convertirse en agujeros negros.

Los científicos infieren que menos del 1% del material inicialmente dentro de la influencia gravitatoria del agujero negro alcanza el horizonte de sucesos, o punto de no retorno, porque gran parte de él es expulsado. Como resultado, las emisiones de rayos X del material cerca de Sgr A* son notablemente débiles como la mayoría de los agujeros negros gigantes de las galaxias en el universo cercano.

Además, se cree que los agujeros negros del exterior del halo caen bajo la influencia del SMBH a medida que pierden su energía, lo que hace que se acerquen al agujero masivo, donde se mantienen cautivos por su fuerza. El material capturado necesita perder calor y un momento angular antes de poder sumergirse en el agujero negro, la eyección de la materia permite que ocurra esta pérdida.

Si bien la mayoría de los agujeros negros atrapados permanecen aislados, algunos se unen a una estrella que pasa, formando un binario estelar. Los investigadores creen que hay una gran concentración de estos agujeros negros aislados y binarios en el centro de la Vía Láctea, formando una cúspide que se vuelve más densa a medida que disminuye la distancia al SMBH.

Para detectar binarios de este tipo, los científicos se dieron cuenta de que tendrían que buscar los rayos X más débiles, pero más estables y constantes, emitidos cuando los binarios están inactivos. Cuando los agujeros negros se unen con una estrella de poca masa, el conjunto emite rayos más débiles pero constantes, por lo que son detectables.

Los investigadores recurrieron a los archivos del Observatorio de Rayos X de Chandra para probar dicha teoría. Buscaron datos de rayos X de binarios de agujeros negros y pudieron encontrar 12 dentro de tres años luz de Sgr A*. Así mismo se encontró que debe haber entre 300 y 500 binarios de poca masa y aproximadamente 10,000 agujeros negros aislados en el área que rodea Sgr A *.

Hailey también admite que, de la docena de fuentes detectadas, solo siente que la mitad son agujeros negros; los seis restantes, dice, muestran un comportamiento que también podría explicarse como emisiones de estrellas de neutrones que giran rápidamente, llamadas púlsares de milisegundos.

La confirmación de tales agujeros negros podría provenir de otra década de observaciones adicionales de Chandra o de los estudios del sucesor propuesto de Chandra, un telescopio espacial llamado Lynx, que la NASA está actualmente estudiando para su posible desarrollo y lanzamiento en los años 2020 o 2030.

Eso será invaluable, asegura Hailey, especialmente para los investigadores que intentan calcular la naturaleza y el número de eventos de ondas gravitacionales que se esperan de núcleos de galaxias. “Toda la información que necesitan los astrofísicos está allí, en el centro de nuestra galaxia ".

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