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WISE detecta un chorro de material procedente de un agujero negro (28-9-2011)

Fuente: NASA

 

Un equipo de astrónomos utilizando el Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) de la NASA han registrado datos poco habituales de un agujero negro llameante, revelando nuevos detalles sobre estos potentes objetos y sus chorros resplandecientes.

Los científicos estudian chorros para saber más acerca de los ambientes extremos alrededor de agujeros negros. Se ha aprendido mucho sobre el material que alimenta a los agujeros negros, llamados discos de acreción, y los propios chorros, a través de estudios utilizando rayos X, rayos gamma y ondas de radio. Pero las medidas clave de la parte más brillante de los chorros, situada en sus bases, ha sido difícil a pesar de las décadas de trabajo. WISE está ofreciendo una ventana nueva abierta hacia este eslabón perdido con sus observaciones infrarrojas.

"Imagine lo que supondría que nuestro Sol sufriera explosiones repentinas, aleatorias, haciéndose tres veces más brillante en cuestión de horas para después debilitarse de nuevo. Esta es la clase de furia que hemos observado en este chorro", dijo Poshak Gandhi, científico de la Agencia de Exploración Aeroespacial Japonesa, JAXA. "Con la visión infrarroja de WISE hemos sido capaces de observar con detalle las regiones internas cerca de la base del chorro del agujero negro de masa estelar por primera vez, y la física de los chorros en acción".
El agujero negro, llamado GX 339-4, se había observado anteriormente. Se encuentra a más de 20.000 años luz de distancia de la Tierra, cerca del centro de nuestra galaxia. Tiene una masa de al menos seis veces mayor que la del Sol. Al igual que otros agujeros negro, es una colección ultra densa de materia, con una gravedad tan grande que ni siquiera la luz puede escapar. En este caso, el agujero negro es orbitado por una estrella compañera que lo alimenta. La mayoría del material de la estrella compañera es arrojado en el agujero negro, pero parte de este material es expulsado lejos como un chorro que fluye a casi la velocidad de la luz.

"Para observar una actividad llameante brillante en un agujero negro, necesitas estar mirando al lugar justo en el momento preciso", dijo Peter Eisenhardt, científico del proyecto WISE en el Laboratorio Jet Propulsion de la NASA. "WISE tomó imágenes sensibles al infrarrojo cada 11 segundos durante un año, cubriendo el cielo completo, lo que permitió captar este raro suceso".

Chandra descubre agujeros negros supermasivos cerca de la Tierra (1-9-2011)

Fuente: NASA

 

Un equipo de astrónomos utilizando el Observatorio de Rayos X Chandra de la NASA ha descubierto el primer par de agujeros negros supermasivos en una galaxia espiral similar a la Vía Láctea. Situada aproximadamente a unos 160 millones de años luz de distancia de la Tierra, este par de agujeros se convierten en los más cercanos a la Tierra conocidos hasta el momento. Los agujeros negros se encuentran cerca del centro de la galaxia espiral NGC 3393. Separados por sólo 490 años luz de distancia, estos agujeros negros son probablemente son probablemente los restos de una fusión de dos galaxias de masa desigual 1 billón o más años.

"Si esta galaxia no estuviera tan cerca, no habríamos tenido ninguna posibilidad de ver por separados los dos agujeros negros como los hemos visto", dijo Pepi Fabbiano del Centro de Atrofísica Harvard-Smithsonian (CfA) en Cambridge (Massachusetts). "Esta galaxia está justo delante de nuestras narices en lo que se refiere a los estándares cósmicos, por lo que nos hace preguntarnos cuántas de estas parejas de agujeros negros nos hemos estado perdiendo".

Anteriores observaciones en rayos x y otras longitudes de onda indicaban que sólo existía un agujero negro supermasivo en el centro de NGC 3393. No obstante, una mirada de largo alcance realizada con los potentes instrumentos de Chandra permitieron a los investigadores detectar y separar los agujeros negros.
Cuando se fusionan dos galaxias de igual tamaño, los astrónomos piensan que dará lugar a la formación de un par de agujeros negros y una galaxia con una apariencia interrumpida e intensa formación estelar. Un ejemplo conocido es el par de agujeros negros supermasivos en NGC 6240, que se encuentran a unos 330 millones de años luz de la Tierra.

Sin embargo, NGC 3393 es una galaxia espiral bien organizada y su protuberancia central está dominada por estrellas viejas. Estas son las propiedades inusuales de una galaxia que contiene un par de agujeros negros. En su lugar, NGC 3393 puede ser el primer caso conocido donde la fusión de una galaxia grande y una mucho más pequeña, apodada "fusión menor" por los científicos, ha dado lugar a la formación de un par de agujeros negros supermasivos.

"Las dos galaxias se han fusionado sin dejar rastro de la colisión anterior, aparte de los dos agujeros negros," dijo el coautor Junfeng Wang, también de la CfA. "Si hubo un desajuste en tamaño entre las dos galaxias sería una sorpresa para el más grande sobrevivir ileso".

¿Qué activa a un agujero negro supermasivo?

Fuente: ESO

 

Un nuevo estudio, que combina datos obtenidos con el Very Large Telescope (VLT) de ESO en Cerro Paranal (Chile) y el observatorio espacial de rayos-X XMM-Newton de ESA, ha dado una gran sorpresa. Durante los últimos once mil millones de años, la mayoría de los enormes agujeros negros en los centros de las galaxias no fueron activados por la fusión entre galaxias, como se creía hasta ahora.

En el corazón de la mayoría las grandes galaxias yace un agujero negro supermasivo con una masa millones (o incluso miles de millones) de veces mayor que la masa de nuestro Sol. En muchas galaxias, incluyendo nuestra Vía Láctea, el agujero negro en el centro está quieto. Pero en otras, particularmente en los orígenes de la historia de nuestro Universo [1], el monstruo central está engullendo material que emite una intensa radiación al caer dentro del agujero negro.

Un misterio sin resolver es la procedencia del material que activa a un agujero negro dormido mediante violentos estallidos en el centro de la galaxia, convirtiéndola en lo que se conoce como núcleo galáctico activo. Hasta ahora, muchos astrónomos creían que la mayoría de estos núcleos activos fueron encendidos por dos galaxias que se fusionaron o que pasaron muy cerca una de otra, alterando el material que habría servido finalmente de combustible para el agujero negro central. Sin embargo, los nuevos resultados indican que esta idea no es correcta para muchas galaxias activas.

Viola Allevato (Max-Planck-Institut für Plasmaphysik; Excellence Cluster Universe, Garching, Alemania) y un equipo internacional de científicos de la colaboración COSMOS [2] lograron mirar en detalle más de 600 de estas galaxias activas en una parte de cielo extensamente estudiada, conocida como campo COSMOS [3]. Como se esperaba, los astrónomos determinaron que lo núcleos galácticos activos extremadamente brillantes eran escasos, mientras que gran parte de las galaxias activas en los últimos once mil millones de años tenían un brillo moderado. Pero había una sorpresa; los nuevos datos mostraron que la gran mayoría de estas galaxias activas menos brillantes y más comunes no fueron encendidas por la fusión entre galaxias [4]. Los resultados de este estudio serán publicados en la revista The Astrophysical Journal.

La presencia de núcleos galácticos activos se detecta por los rayos-X emitidos alrededor del agujero negro, captados por el observatorio espacial de rayos-X XMM-Newton de ESA. Estas galaxias fueron subsecuentemente observadas con el Very Large Telescope (VLT) de ESO en Cerro Paranal (Chile), lo que permitió medir las distancias de estas galaxias [5]. Al combinar las observaciones, el equipo fue capaz de crear un mapa tridimensional que muestra dónde yacen las galaxias activas.

“Nos costó más de cinco años, pero fuimos capaces de generar uno de los mayores y más completos inventarios de galaxias activas en rayos-X en el cielo”, dice Marcella Brusa, una de las autoras del estudio.

Los astrónomos pudieron usar este nuevo mapa para descubrir cómo estaban distribuidas las galaxias activas y comparar estos resultados con las predicciones teóricas. También fueron capaces de ver cómo cambió la distribución a lo largo de la vida del Universo – un extenso período que comienza hace once mil millones de años atrás y que termina casi en nuestros días.

El equipo detectó que los núcleos activos se encuentran mayormente en grandes galaxias masivas con mucha materia oscura [6]. Esto fue una sorpresa que no coincidía con las predicciones teóricas – si la mayoría de los núcleos activos eran una consecuencia de fusiones y colisiones entre galaxias, lo esperable era encontrarlos en galaxias con masa moderada (un trillón de veces la masa del Sol). El equipo descubrió que la mayoría de los núcleos activos residen en galaxias con masas 20 veces mayores que el valor predicho por la teoría de fusiones.

“Estos nuevos resultados nos brindan una nueva visión sobre cómo los agujeros negros supermasivos comienzan a alimentarse”, dice Viola Allevato, autora principal del estudio. “Nos indican que los agujeros negros son normalmente alimentados por un proceso propio de la galaxia, como inestabilidades en el disco y estallidos estelares, en lugar de colisiones entre galaxias”.

Alexis Finoguenov, quien supervisó la investigación, concluye: “Incluso en el pasado distante, hace unos once mil millones de años atrás, las colisiones entre galaxias sólo pueden explicar un pequeño porcentaje de las galaxias activas con brillo moderado. En ese tiempo las galaxias estaban muy juntas, por lo que era esperable que las fusiones fueran más frecuentes que en pasado más reciente, por eso estos nuevos resultados son tan sorprendentes”.

 

Notas:

 

1] La galaxias activas más brillantes fueron más comunes en el Universo unos tres o cuatro mil millones de años después del Big Bang, mientras que las menos brillantes son posteriores, alcanzando su máximo unos ocho mil millones de años después del Big Bang.

[2] El nuevo estudio se basa en dos extensos programas astronómicos europeos: el sondeo XMM-Newton del campo COSMOS, liderado por el Profesor Günther Hasinger; y el zCOSMOS de ESO, liderado por el Profesor Simon Lilly. Estos programas son parte de la iniciativa COSMOS, un proyecto internacional que tiene como objetivo observar una parte del cielo usando el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA,  los telescopios espaciales de rayos-X XMM-Newton de ESA y Chandra de NASA, al igual que el Telescopio Espacial infrarrojo Spitzer de la NASA junto a observaciones adicionales con el Very Large Telescope de ESO y otros telescopios basados en tierra.

[3] El campo COSMOS es un área similar a diez veces la Luna llena, en la constelación de Sextans. Ha sido cartografiada por numerosos telescopios en diferentes longitudes de onda, por lo que una serie de investigaciones pueden beneficiarse de esta abundante información.

[4] Un trabajo con el Telescopio Espacial Hubble de NASA/ESA publicado el año pasado mostró que no hay una fuerte relación entre núcleos activos en galaxias y fusiones, basándose en una muestra de galaxias relativamente cercanas. Este estudio miró unos ocho mil millones de años hacia atrás, mientras que el nuevo estudio lleva sus conclusiones tres mil millones de años más atrás en el pasado del Universo, en un tiempo en que las galaxias estaban incluso más juntas entre sí.

[5] El equipo usó un espectrógrafo en el VLT para dividir la luz de las galaxias en los colores que la componen. Un análisis cuidadoso les permitió posteriormente determinar su desplazamiento al rojo, es decir, cuánto se ha estirado la luz a causa de la expansión del Universo desde que salió de las galaxias y, por lo tanto, a qué distancia se encuentran. Debido a que la luz viaja a una velocidad finita, nos sirve como indicador para saber cuán lejos en el tiempo estamos viendo objetos distantes.

[6] La materia oscura es una sustancia misteriosa e invisible presente en la mayoría, o casi todas, las galaxias (activas o no), incluyendo nuestra Vía Láctea. Los autores han estimado la cantidad de materia oscura en cada galaxia – lo que indica su masa total – a partir de la distribución de las galaxias en el nuevo estudio.

¿Está nuestro Universo dentro de un agujero negro?

Fuente: Scitech News

 

¿Se halla nuestro universo en el interior de un agujero de gusano que a su vez forma parte de un agujero negro que se encuentra dentro de un universo mucho más grande?

Tras realizar un profundo análisis mediante modelación matemática euclidiana, el físico teórico Nikodem Poplawski, de la Universidad de Indiana en Bloomington, ha llegado a la conclusión de que todos los agujeros negros podrían albergar agujeros de gusano, en cuyo interior existirían universos creados en el mismo momento que sus agujeros negros.

Eso sugiere un escenario en el cual el universo nace desde el interior de un agujero de gusano (también conocido como puente de Einstein-Rosen).

Sólo es posible ver el exterior de un agujero negro. El interior no puede ser observado a menos que un observador entre o resida en su interior. Poplawski argumenta que esta condición puede ser satisfecha si nuestro universo está en el interior de un agujero negro que a su vez exista en un universo más grande. Dado que la teoría general de la relatividad de Einstein no elige una orientación del tiempo, si un agujero negro puede formarse a partir del colapso gravitacional de la materia a través de un horizonte de sucesos en el futuro, entonces el proceso inverso también es posible. Este proceso podría describir la explosión de un agujero blanco: materia emergiendo de un horizonte de eventos en el pasado, como el universo en expansión.

Un agujero blanco está conectado a un agujero negro por un puente de Einstein-Rosen (agujero de gusano) y es hipotéticamente la versión inversa en el tiempo de un agujero negro. Poplawski sugiere que todos los agujeros negros astrofísicos pueden tener puentes de Einstein-Rosen, cada uno con un nuevo universo en su interior que se formó simultáneamente con el agujero negro.

De ello se deduce que nuestro universo podría haberse formado en el interior de un agujero negro existente dentro de otro universo.

 



Agujeros Negros en el origen del Universo

Fuente: Black Holes from the Dawn of the Universe
(Smithsonian Astrophysical Observatory)

 

La "Edad Oscura" del universo comenzó unos 400.000 años después del Big Bang, después que la materia se enfrió lo suficiente para formar átomos neutros. Esta época duró unos mil millones de años, hasta que las primeras estrellas se formaron bajo la influencia de la contracción gravitacional, re-ionizado el gas en el cosmos, entonces comenzaron en serio los procesos de construcción de las galaxias maduras. Al menos esta ha sido la imagen estándar. Pero era un enigma si existe suficiente radiación estelar efectiva para volver a ionizar todo el material cósmico, en especial todo el gas entre las primeras galaxias.

Los astrónomos Avi Loeb y Jonathan Pritchard del CfA del SAO (Centro de Astrofísica del Observatorio Astrofísico Smithsoniano), junto con tres colegas, han encontrado una solución. Escribir en las últimas ediciones de la Astronomía y Astrofísica, describen una fuente previamente vecinos: agujeros negros binarios que se forman cuando las primeras estrellas explotan como supernovas. Después de observar los modelos que muestran que las estrellas masivas se forman primero en su mayoría en pares binarios, llegan a la conclusión de que existían muchos más rayos X de agujeros negros binarios en aquellos primeros momentos del universo. Los científicos computan el flujo de radiación de rayos X y ultravioleta producida por estos agujeros negros como acreción de materia en ellos. Esta luz de alta energía es mucho más eficaz que el ultravioleta estelar en la ionización del gas neutro, y desempeña un papel importante en la re-ionización del Universo a gran escala. Los nuevos resultados ayudan a resolver una cuestión pendiente, y refinar nuestra comprensión de los procesos, desde los inicios del universo.

Agujeros negros Supermasivos

Scitech News.

 

Se ha descubierto lo que parece ser un agujero negro supermasivo saliendo a elevada velocidad de su galaxia. Marianne Heida, de la Universidad de Utrecht, trabajó en el Instituto Holandés para la Investigación Espacial, y utilizó un catálogo elaborado a partir de datos recogidos por el Observatorio Espacial de rayos X Chandra, con el fin de comparar cientos de miles de fuentes de rayos X con las posiciones de millones de galaxias.

Normalmente, cada galaxia contiene un agujero negro supermasivo en su centro. El material que cae en los agujeros negros se calienta de manera colosal en su viaje final y eso a menudo hace que los agujeros negros sean intensas fuentes de rayos-X.

Los rayos X son capaces de pasar a través del polvo y del gas que ocultan el centro de una galaxia, dando a los astrónomos una visión clara de la región de alrededor del agujero negro, con la brillante fuente apareciendo como un puntito resplandeciente. Observando una galaxia del catálogo, Heida se dio cuenta de que el puntito resplandeciente estaba desplazado fuera del centro de la galaxia y, sin embargo, era tan brillante como cabría esperar del vórtice de materia extraordinariamente caliente en torno a un agujero negro supermasivo.
El agujero negro parece estar en proceso de ser expulsado de su galaxia a alta velocidad. Teniendo en cuenta que los agujeros negros de esta clase pueden tener masas equivalentes a mil millones de estrellas como el Sol, es obvio que se necesita un conjunto especial de condiciones para que esto suceda.

El objeto recién descubierto es probablemente el resultado de la fusión de dos agujeros negros más pequeños. Los modelos informáticos sugieren que el agujero negro de mayor masa resultante de la fusión es expulsado a gran velocidad, dependiendo de la dirección y la velocidad de giro que los dos agujeros negros tenían antes de su colisión.

La nueva investigación sugiere que este descubrimiento puede ser sólo la punta del iceberg, y que otros casos de agujeros negros supermasivos desplazados de su centro galáctico pueden confirmarse en un futuro cercano con las observaciones efectuadas por el Observatorio Chandra.

El misterio de los agujeros negros

Amazings. Scitech News.

 

Después de un estudio de lo que en realidad es una galaxia en miniatura inmersa dentro de otra de tamaño normal, igual que una muñeca rusa o matrioska, unos astrónomos han concluido que los agujeros negros masivos son más poderosos de lo que se suponía hasta ahora.

Un equipo internacional de astrónomos, dirigidos por Manfred Pakull en la Universidad de Estrasburgo en Francia, ha descubierto un “microquásar”, un pequeño agujero negro cuyo peso es parecido al de una estrella, y que dispara chorros de partículas radioemisoras al espacio.

Llamado S26, el agujero negro se encuentra dentro de una galaxia normal llamada NGC 7793, que está a 13 millones de años-luz de distancia.

Pakull y sus colegas han observado a S26 con el conjunto de radiotelescopios ATCA, que está ubicado cerca de Narrabri, Nueva Gales del Sur, Australia, y que depende de la CSIRO.

Estas observaciones muestran que S26 es un análogo casi perfecto de pequeño tamaño de las "radiogalaxias” y de los “radioquásares” mucho más grandes.

Las radiogalaxias y los radioquásares de gran potencia están casi extintos hoy en día, pero dominaron el universo temprano, miles de millones de años atrás, como dinosaurios cósmicos. Contienen un gran agujero negro, miles de millones de veces más masivo que el Sol, y disparan grandes chorros de partículas con emisión de ondas de radio, que pueden alcanzar millones de años-luz de extensión.

Los astrónomos han estado trabajando durante décadas para averiguar de qué forma estos agujeros negros forman sus chorros y cuánta de la energía del agujero negro le transmiten estos chorros al gas que atraviesan. Ese gas es la materia prima para la formación de estrellas, y el efecto de los chorros en la formación de las estrellas ha sido objeto de acalorados debates.

Usando una combinación de datos ópticos, de rayos X y de radio, los científicos fueron capaces de determinar la cantidad de energía del chorro que sirvió para calentar el gas a su alrededor, y cuánta se usó para hacer que el chorro brille en longitudes de onda de radio.

Han llegado a la conclusión de que sólo alrededor de una milésima parte de la energía fue necesaria para crear el resplandor en ondas de radio.

Eso significa que los chorros de los agujeros negros pueden ser más potentes y más eficientes de lo que se pensaba, y que su efecto de calentamiento sobre las galaxias que los albergan puede ser más fuerte.

El espectáculo de miles de agujeros negros

Scitech News.

 

 

Un equipo internacional de científicos, liderados por el profesor Donald Schneider de la Universidad Estatal de Pensilvania, ha anunciado la finalización de un extenso censo en el que estos expertos identificaron los quásares existentes en una cuarta parte del firmamento.

El trabajo del equipo es parte del programa SDSS. El catálogo completo incluye 105.783 quásares, más del 96 por ciento de los cuales fue descubierto en el marco del programa SDSS.

Los quásares son cientos de veces más luminosos que toda nuestra galaxia, a pesar de que generan esta tremenda energía en regiones muy pequeñas, comparables en extensión a nuestro sistema solar.
La mejor explicación para este extraordinario fenómeno de tanta luz emitida desde un espacio tan minúsculo es que las emisiones provienen de la materia que cae hacia agujeros negros supermasivos, es decir agujeros con masas de hasta más de mil millones de veces la del Sol. El proceso de succión calienta de manera descomunal la materia en un vórtice, llevándola a brillar de forma espectacular.

Este conjunto de quásares registrado en el censo será de gran utilidad para la comunidad científica. Por otra parte, además de confeccionar el censo, se ha conseguido realizar varios descubrimientos fundamentales, entre los que se incluyen el hallazgo de los objetos más distantes de los que se tenga noticia, y diversas lentes gravitacionales.

El censo de quásares requirió de las contribuciones de docenas de científicos de todo el mundo. Hubo que analizar terabytes de información en imágenes para identificar los candidatos a quásares, y estos candidatos tuvieron que ser observados con espectrógrafos para determinar si realmente lo eran.