Galaxia del Sombrero (M 104 o NGC 4594), es un ejemplo de galaxia con bulbo. Contiene un agujero negro con una masa equivalente a mil millones de Soles, de acuerdo a mediciones de Kormendy y Bender en 1996. Crédito: ESO.

Científicos del Instituto Max Planck para Física Extraterrestre, la Universidad del Observatorio de Múnich y la Universidad de Texas en Austin ahora han realizado un estudio extensivo de galaxias para demostrar que la masa de los agujeros negros no está directamente relacionada con la masa del halo de materia oscura sino que parece estar determinado por la formación del bulbo galáctico.

Las galaxias como nuestra Vía Láctea, consisten de miles de millones de estrellas, además de grandes cantidades de gas y polvo. La mayor parte es observada en diferentes longitudes de onda, desde radio e infrarrojo para objetos más fríos a óptico y rayos-X para las partes que han sido calentadas a altas temperaturas.

Sin embargo, también hay dos componentes importantes que no emiten ninguna luz y sólo pueden ser detectados a partir de su efecto gravitacional.

Todas las galaxias están inmersas en halos de materia oscura, la cual se extiende más allá del borde visible de la galaxia y domina su masa total. Este componente no puede ser observado directamente, sino a través de mediciones de sus efectos en el movimiento de las estrellas, gas y polvo.

La naturaleza de esta materia oscura es aún desconocida, pero los científicos creen que está formada de partículas caóticas diferentes a la materia normal (bariónica), de la cual, nosotros, la Tierra, el Sol y las estrellas estamos hechos.

El otro componente invisible en una galaxia es el agujero negro supermasivo en su centro. Nuestra propia Vía Láctea alberga un agujero negro, que es cerca de cuatro millones de veces más denso que nuestro Sol.

Estos objetos, o incluso más grandes, fueron hallados en todas las galaxias luminosas con bulbos centrales donde la búsqueda directa es posible; se cree que la mayor parte, y probablemente todas las galaxias con bulbos, contienen un agujero negro central. Sin embargo, este componente no puede ser observado directamente, la masa del agujero negro sólo puede ser inferida a partir de su interacción gravitatoria, modificando el movimiento de las estrellas cercanas a él.

En 2002, se especulaba que existiría una correlación estrecha entre la masa del agujero negro y las velocidades de rotación centrífuga de los discos galácticos, el cual es dominado por el halo de materia oscura, sugiriendo que la física desconocida de materia oscura caótica de alguna manera controla el crecimiento de los agujeros negros.

Por otro lado, ya se había demostrado algunos años antes que la masa del agujero negro está bien correlacionada con la masa del bulbo galáctico o luminosidad. Ya que las galaxias más grandes en general también contienen bulbos más grandes, no quedó claro qué correlación es la que prevalece en el crecimiento de los agujeros negros.

Para demostrar esta idea, los astrónomos John Kormendy de la Universidad de Texas y Ralf Bender del Instituto Max Planck para Física Extraterrestre y la Universidad del Observatorio de Múnich llevaron a cabo observaciones espectrales de alta calidad de muchos discos, bulbos y pseudo-bulbos galácticos.

La exactitud aumentada de los parámetros de dinámica galáctica resultantes los llevó a la conclusión de que casi no existe correlación entre la materia oscura y los agujeros negros.

Al estudiar galaxias inmersas en halos masivos de materia oscura con grandes velocidades de rotación, pero bulbos pequeños o sin ellos, John Kormendy y Ralf Bender trataron de responder esta pregunta.

De hecho encontraron que las galaxias sin bulbo -incluso si estaban inmersas en halos masivos de materia oscura- en el mejor de los casos pueden contener agujeros negros de muy baja masa. Así, pudieron demostrar que el crecimiento de agujeros negros está principalmente conectado a la formación de bulbos galácticos y no a la materia oscura.

“Es difícil concebir cómo la materia oscura de baja densidad no baríonica, ampliamente distribuida puede influir en el crecimiento de un agujero negro en un volúmen muy pequeño en lo profundo de una galaxia,” dijo Ralf Bender del Instituto Max Planck para Física Extraterrestre y la Universidad del Observatorio de Múnich.
John Kormendy agregó: “Parece mucho más plausible que los agujeros negros crezcan a partir del gas en su vecindario, primeramente cuando las galaxias se están formando.”

En el caso aceptado de formación de estructura, las fusiones de galaxias ocurren frecuentemente, lo cual altera los discos, permite que el gas caiga en el centro y así inicie una explosión de nacimientos estelares y alimente agujeros negros. Las observaciones llevadas a cabo por Kormendy y Bender indican que este debe ser de hecho el proceso dominante en la formación y crecimiento de agujeros negros.

Fuente:  Astronomy Magazine
Texto en Español:  Paper Blog

Los resultados se presentarán en una conferencia de prensa en la 217 reunión de la Sociedad Astronómica Americana en Seattle. Se publicarán además dos artículos detallando los resultados en la revista The Astrophysical Journal.
Gebhardt, Profesor de Astrofísica Herman y Joan Suit, lideró un equipo de investigadores que usaron el telescopio Géminis Norte de ocho metros en Hawai para estudiar el movimiento de las estrellas alrededor del agujero negro en el centro de la galaxias masiva M87.

El estudiante graduado de la Universidad de Texas en Austin, Jeremy Murphy ha usado el Telescopio Harlan J. Smith del Observatorio McDonald de la universidad en West Texas para estudiar los confines exteriores de la galaxia – el conocido como “halo oscuro”. El halo oscuro es una región que rodea la galaxia y que está repleta de “materia oscura”, un tipo desconocido de masa que no emite luz pero es detectable gracia a sus efectos gravitatorios sobre otros objetos.

Para establecer concluyentemente la masa del agujero negro, comenta Gebhardt, se deben tener en cuenta todos los componentes de la galaxia. Los estudios de las regiones centrales y externas son necesarios para “ver” la influencia del halo oscuro, el agujero negro y las estrellas. Pero cuando se consideran en conjunto todos estos componentes, señala Gebhardt, los resultados sobre el agujero negro son definitivos, encontrándose con lo que llama el “estándar dorado” para pesar con precisión un agujero negro.
Gebhardt usó el Espectrógrafo de Campo de Infrarrojo Cercano en Géminis para medir la velocidad de las estrellas cuando orbitan el agujero negro. El estudio se mejoró usando la “óptica adaptativa” de Géminis, un sistema que compensa, en tiempo real, cambios en la atmósfera que pueden emborronar detalles observados por un telescopio terrestre.

Junto con el gran área de colección del telescopio, el sistema de óptica adaptativa permitió a Gebhardt y el estudiante graduado Joshua Adams rastrear las estrellas en el corazón de M87 con 10 veces mayor resolución que anteriores estudios.
“El resultado fue posible sólo gracias a la combinación de las ventajas del tamaño de los telescopios y la resolución espacial a niveles normalmente restringidos a instalaciones terrestres y espaciales, respectivamente”, dice Adams.

El astrónomo Tod Lauer del Observatorio Nacional de Astronomía öptica (NOAO), que también estuvo implicado en las observaciones de Géminis, dice que “nuestra capacidad para lograr la masa de un agujero negro tan robusto para M87 es un buen presagio para los esfuerzos actuales por lograr agujeros negros aún mayores en galaxias más lejanas que M87″.

El estudiante graduado Jeremy Murphy usó un instrumento distinto para rastrear el movimiento de las estrellas en las afueras de la galaxia. Estudiar el movimiento de las estrellas en estas regiones lejanas, ofrece a los astrónomos una visión de lo que está haciendo la invisible materia oscura del halo. Murphy empleó un innovador instrumento conocido como VIRUS-P en el Telescopio Harlan J. Smith del Observatorio McDonald.

Estudiar los bordes lejanos de una galaxia, lejos del brillante centro, es un tema complicado, comenta Gebhardt.

“Esto ha sido un gran problema durante mucho tiempo, intentar ver qué está haciendo el halo oscuro en el borde de la galaxia, simplemente debido a que, cuando miras allí, la luz estelar es tenue”, dice. “Aquí es donde entran en juego los datos de VIRUS-P, dado que puede observar un gran trozo de cielo a la vez”.

Esto significa que el instrumento puede sumar la débil luz de muchas estrellas tenues para crear una observación detallada. Este tipo de instrumento se conoce como “espectrógrafo de unidad de campo integral”, y VIRUS-P es el más grande del mundo.

“La capacidad de VIRUS-P para excavar en el halo externo de M87 y decirnos cómo se mueven las estrellas es impresionante”, dice Murphy. “Se ha convertido rápidamente en un instrumento puntero para este tipo de trabajo”.

Los datos combinados de Géminis y McDonald han permitido que el equipo fije una masa para el agujero negro de M87 de 6600 millones de soles. Pero medir un agujero negro tan masivo es sólo un paso adelante en un objetivo mayor.

“Mi objetivo final es comprender cómo se ensamblan las estrellas a lo largo del tiempo para formar una galaxia”, dice Gebhardt.

“¿Cómo se crea una galaxia? Estos dos conjuntos de datos estudian ese enorme rango, en términos de cuánta masa hay en la galaxia. Este es el primer paso hacia responder la pregunta. Es muy difícil comprender cómo se acumula la masa a menos que se sepa con exactitud la distribución de la misma: cuánta en el agujero negro, cuánta en las estrellas y cuánta en el halo oscuro”.

Las conclusiones de hoy también apuntan a otra tentadora posibilidad futura: la posibilidad de “ver” realmente un agujero negro.

“Aún no hay una prueba directa de la existencia de los agujeros negros”, dice Gebhardt, “cero, absolutamente ninguna prueba observacional”. Para deducir actualmente un agujero negro, elegimos la opción de “nada mejor”. Esto es debido a que las explicaciones alternativas son descartadas”.

Dice que el agujero negro de M87 es tan masivo que los astrónomos pueden algún día detectar su “horizonte de eventos” – el borde de un agujero negro, más allá del cual nada escapa. El horizonte de eventos del agujero negro de M87 es unas tres veces más grande que la órbita de Plutón – lo bastante para tragarse todo nuestro Sistema Solar.

Aunque aún no existe la tecnología, el horizonte de eventos de M87 cubre una zona del cielo lo bastante grande para ser captada por futuros telescopios. Gebhardt dice que los astrónomos del futuro podrían usar telescopios submilimétricos en una red mundial para buscar la sombra del horizonte de eventos en un disco de gas que rodea el agujero negro de M87.

Texto en Español:  Ciencia Kanija
Fuente:  Texas University

Con 30 años de edad, este agujero negro ofrece una oportunidad única para observar su desarrollo desde una edad temprana.

Imagen compuesta muestra una supernova en la galaxia M100. Créditos: X-ray: NASA / CXC / SAO / D.Patnaude et al, óptica: ESO / VLT, Infrarrojo: NASA / JPL / Caltech

M100: A Grand Design
Credit: NASA

El agujero negro podría ayudar a científicos a entender mejor cómo las estrellas masivas explotan, dejando agujeros negros o estrellas de neutrones, en su lugar, ademas del número agujeros negros en nuestra galaxia y otras.

El objeto de 30 años de edad, es un remanente de SN 1979C, una supernova en la galaxia M100 aproximadamente 50 millones de años luz de la Tierra. Los datos de Chandra, el satélite Swift de la NASA, XMM de la Agencia Espacial Europea-Newton y el observatorio ROSAT aleman revelaron una fuente brillante de rayos X que se ha mantenido estable durante la observación desde 1995 hasta 2007. Esto sugiere que el objeto es un agujero negro y se alimenta por el material que cae en ella de la supernova o una compañera binaria.

“Si nuestra interpretación es correcta, este es el ejemplo más cercano, donde ha obtenido evidencia del nacimiento de un agujero negro observado”, dijo Daniel Patnaude del Centro Harvard-Smithsoniano para Astrofísica en Cambridge, Massachusetts, quien dirigió el estudio.

Los científicos piensan que la SN 1979C, primero descubierto por un astrónomo aficionado en 1979, se formó cuando una estrella 20 veces más masiva que el sol se derrumbó. Muchos nuevos agujeros negros en el universo distante previamente se han detectado en la forma de estallidos de rayos gamma (GRBs). Sin embargo, SN 1979C es diferente porque es mucho más cercano y pertenece a una clase de supernovas poco probable que se asocie con un GRB. La teoría predice la mayoría de los agujeros negros en el universo que se forman cuando el núcleo de una estrella colapsa y un GRB no se produce.

“Esta puede ser la primera vez que ha sido la forma común de hacer un agujero negro observado,” dijo el co-autor Abraham Loeb, también del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica. “Sin embargo, es muy difícil detectar este tipo de nacimientos , debido a décadas de observaciones de rayos-X que son necesarios para el caso”.

La idea de un agujero negro con una edad observada de sólo 30 años es compatible con el trabajo teórico reciente. En 2005, se presentó una teoría que la luz óptica de esta supernova fue impulsado por un jet de un agujero negro que no pudo penetrar en la envoltura de hidrógeno de la estrella para formar un GRB. Los resultados observados en las observaciones de la SN 1979C se ajustan a esta teoría muy bien.

A pesar de que la evidencia apunta a un agujero negro recién formado en SN 1979C, otra intrigante posibilidad es que una joven estrella de neutrones que gira rápidamente con un poderoso viento de partículas de alta energía podría ser responsable de la emisión de rayos-X.  Esto haría que el objeto en SN 1979C el ejemplo más joven y más brillantes de esta “nebulosa de viento del pulsar” y la más joven estrella de neutrones conocida. El púlsar del Cangrejo, el ejemplo más conocido de una nebulosa brillante, tiene cerca de 950 años de edad.

“Es muy gratificante ver cómo el compromiso de algunos de los telescopios más avanzados en el espacio, como el Chandra, pueden ayudar a completar la historia”, dijo Jon Morse, director de la División de Astrofísica de Ciencia Espacial de la NASA.

Los resultados aparecerán en la revista New Astronomy en un artículo de Patnaude, Loeb, y Christine Jones, del Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica. Marshall de la NASA Space Flight Center en Huntsville, Alabama, dirige el programa Chandra para el Directorio de Ciencias de la agencia de la Misión en Washington.

El Observatorio Astrofísico Smithsoniano controla la ciencia de Chandra y las operaciones de vuelo desde Cambridge.

Para obtener más información acerca de Chandra, incluyendo imágenes y otros archivos multimedia, visite:

http://chandra.harvard.edu

Datos de la Galaxia espiral M100

Conocido tambien como Messier 100 (o como NGC 4321) es una galaxia espiral a unos 52,5 millones de años luz en la constelación Coma Berenices. Fue descubierta por Pierre Méchain en 1781. Es una de las galaxias más grandes y brillantes en el cúmulo de Virgo, con una luminosidad similar a la de la Galaxia de Andrómeda. Se han identificado cinco supernovas en el M100: SN 1901B, SN 1914A, SN 1959E, SN 1979C y SN 2006X.

M100 es una galaxia con brote estelar, hallándose éste concentrado en un anillo (en realidad, dos “minibrazos” espirales) alrededor del núcleo y que tiene un radio de 1 kilopársec, existiendo también una barra interna precisamente con ése radio y perfectamente alineada con la barra principal. Dicho anillo parece haber estado formando estrellas desde hace 500 millones de años en varios brotes de formación estelar separados en el tiempo.

Ésta galaxia tiene también cerca al menos dos galaxias elípticas enanas: NGC 4322 y NGC 4328, estando unida con la primera por un puente de materia luminosa, y (cómo sucede con numerosas otras galaxias espirales de Virgo) presenta cierto déficit de hidrógeno neutro, el cual -excepto en su región suroeste- no llega más allá del disco estelar.

]]> http://www.astrocedia.org/2010/11/15/chandra-descubre-el-mas-joven-agujero-negro-y-cercano-a-nosotros/feed/ 0 http://www.astrocedia.org/2010/09/29/stephen-hawking-tenia-razon/ http://www.astrocedia.org/2010/09/29/stephen-hawking-tenia-razon/#comments Wed, 29 Sep 2010 23:08:08 +0000 Ruben Lovera http://www.astrocedia.org/?p=1221 Físicos observan por primera vez una misteriosa radiación de los agujeros negros que el genio británico predijo hace 36 años

La investigación puede ayudar a comprender cómo será el fin del Universo

Hace 36 años, el genial físico y cosmólogo británico Stephen Hawking predijo que los agujeros negros emitían una extraña radiación que puede provocar que estos fenómenos pierdan masa e incluso puedan desvanecerse en el espacio. Como es lógico, a lo largo de los años numerosos científicos han intentado probar la existencia de esta misteriosa radiación, que recibe el nombre de su descubridor (RADIACION HAWKING) , sin obtener ningún éxito. Un equipo de investigadores italianos afirma ahora haber observado, por primera vez desde que Hawking propusiera su hipótesis, algo que se parece mucho, pero no en el cielo, sino aquí en la Tierra, en un agujero especial creado en laboratorio. El estudio aparecerá publicado en la revista especializada Physical Review Letters, y puede leerse un resumen del mismo en el archivo científico online arXiv.org.

El Universo está lleno de pares de partículas y antipartículas que se forman y casi inmediatamente se aniquilan la una a la otra. La radiación de Hawking se produce cuando se forman esas parejas, cerca del borde del agujero negro, llamado horizonte de eventos, la frontera más allá de la cual la luz no puede escapar. A medida que el par de partículas atraviesa el horizonte del agujero negro, uno de los miembros de la pareja es aspirado, mientras que el otro queda libre, antes de que sean capaces de «estrangularse» el uno al otro. El efecto observado es la radiación de partículas y la pérdida de masa.

En un agujero blanco

Franco Belgiorno, de la Universidad de Milán, y su colegas, observaron esta radiación en su laboratorio creando lo que se llama un agujero blanco, algo así como el reverso del negro. En lugar de que toda la luz sea aspirada al interior, como ocurre en un agujero negro, el blanco deja escapar materia y energía. Ningún objeto puede permanecer en esa región durante un tiempo infinito.

Los investigadores consiguieron crear el fenómeno mediante el envío de un pulso láser de infrarrojos a través de silicio fundido. Tras descartar otros fenómenos, llegaron a la conclusión de que lo que habían visto era la radiación de Hawking.

Si es que los investigadores están en lo cierto, el hallazgo puede tener importantes implicaciones para el estudio del espacio, hasta el punto deconocer cómo puede ser el fin del Universo.

Sin embargo, desde hace tiempo se conoce la existencia de agujeros negros cuyas masas superan las de varios millones de estrellas: son los agujeros negros supermasivos, aquellos que se han observado en el centro de algunas galaxias. Se cree que en el centro de la Vía Láctea se halla un agujero negro cuya masa asciende a unos cuatro millones de veces la del SOl, y las observaciones de quásares distantes apuntan a la existencia de agujeros negros de miles de millones de masas solares que ya existían cuando el universo contaba con la edad de unos mil millones de años (es decir, cuando el universo era aún muy joven -su edad actual se estima en unos 13.700 millones de años-).

Es evidente que la formación de objetos de semajante tamaño no puede explicarse a partir del colapso gravitatorio de una única estrella, minúscula en comparación. Hasta ahora, sin embargo, los modelos propuestos para la explicar su formación no resultaban satisfactorios. El obstáculo principal radica en que, durante la gestación de una galaxia, los procesos de formación de estrellas consumen el gas existente antes de que un agujero negro central tenga tiempo de acretarlo y alcazar las descomunales masas observadas.

L. Mayer, S. Kazantzidis, A. Escala y S. Callegari acaban de publicar en Nature los resultados de un estudio en el que, a partir de simulaciones numéricas, logran dar cuenta de la creación de agujeros negros supermasivos a partir de colisiones de galaxias en el universo primitivo. Sus simulaciones han revelado lo siguiente: cuando dos galaxias se fusionan, se genera un disco de gas tan inestable que bastan unos 100.000 años para que acumule en su centro una cantidad de materia equivalente a la de 100 millones de soles. En un estadio posterior, esa acumulación de gas colapsa y da lugar a un agujero negro supermasivo. El dato clave es la duración del proceso: según el estudio, la misma resulta ser inferior en varios órdenes de magnitud a la requerida por los procesos de formación estelar. Ello permite que el agujero negro se forme antes de que las estrellas incipientes “le roben” el gas.

Fuente: RETAZOS DE CIENCIA (Investigacion y Ciencia)

Esto genera una pregunta fundamental: ¿cuán masiva tiene que ser realmente una estrella para convertirse en un agujero negro?

Para llegar a estas conclusiones, los astrónomos miraron en detalle el extraordinario cúmulo estelar Westerlund 1[1], ubicado a 16.000 años-luz de distancia, en la austral constelación de Ara (el Altar). A partir de estudios anteriores (ver comunicado de prensa de ESO en inglés), los astrónomos sabían que Westerlund 1 es el súper cúmulo de estrellas más cercano conocido, con cientos de estrellas muy masivas en su interior -algunas que brillan con un resplandor similar a casi un millón de soles- y una extensión de unas doscientas veces el diámetro del Sol (similar a la órbita de Saturno).

“Si el Sol estuviese ubicado en el corazón de este notable cúmulo, nuestro cielo nocturno estaría lleno de cientos de estrellas tan brillantes como la Luna llena”, dice Ben Ritchie, autor principal del artículo que presenta estos resultados.

Westerlund 1 es un fantástico zoológico estelar, con una población de estrellas diversa y exótica. Las estrellas del cúmulo tienen algo en común: todas alcanzan la misma edad, estimada en entre 3,5 y 5 millones de años, debido a que el cúmulo se creó en un solo evento de formación estelar.

Un magnetar (ver comunicado de prensa de ESO) es un tipo de estrella de neutrones con un campo magnético tremendamente fuerte –1015 veces más fuerte que el de la Tierra-, que se forma cuando ciertas estrellas explotan como supernovas. El cúmulo Westerlund 1 alberga uno de los pocos magnetares conocidos en la Vía Láctea. Gracias a que se encuentra en el cúmulo, los astrónomos pudieron llegar a la notable deducción de que este magnetar debe haberse formado a partir de una estrella al menos 40 veces más masiva que el Sol.

Como todas las estrellas en Westerlund 1 tienen la misma edad, la estrella que explotó y dejó un remanente de magnetar debió tener una vida más corta que las estrellas sobrevivientes en el cúmulo. “Como el tiempo de vida de una estrella está directamente relacionado a su masa –mientras más masiva sea una estrella, más corta será su vida-, si podemos medir la masa de cualquier estrella sobreviviente sabremos con seguridad que la estrella de vida más corta que se convirtió en el magnetar debió ser  incluso más masiva”, dice el coautor y líder del equipo Simon Clark. “Esto tiene gran importancia pues no existe una teoría aceptada sobre cómo se formaron estos objetos extremadamente magnéticos”.

Los astrónomos, por tanto, estudiaron las estrellas que pertenecen al sistema doble eclipsado W13 en Westerlund 1, utilizando el hecho de que en un sistema como éste las masas pueden ser calculadas directamente a partir del movimiento de las estrellas.

Al comparar con estas estrellas, descubrieron que la estrella que se convirtió en un magnetar debió tener al menos 40 veces la masa del Sol. Esto prueba por primera vez que los magnetares pueden desarrollarse a partir de estrellas que, por su gran masa, se esperaría que formen agujeros negros. Hasta ahora se suponía que las estrellas con masas iniciales de entre 10 y 25 masas solares se convertían en estrellas de neutrones, mientras que aquéllas sobre 25 masas solares producían agujeros negros.

“Estas estrellas deben deshacerse de más de 9 décimos de su masa antes de explotar como supernova, o de otra forma crearían un agujero negro”, dice el coautor Ignacio Negueruela. “Pérdidas de masa tan enormes antes de la explosión presentan grandes desafíos a las actuales teorías de evolución estelar”.

“Esto genera la inquietante pregunta de cuán masiva tiene que ser una estrella para colapsar y formar un agujero negro, si estrellas que son más de 40 veces más masivas que nuestro Sol no pueden conseguir esta proeza”, concluye el coautor Norbert Langer.

El mecanismo de formación preferido por los autores de este estudio postula que la estrella que se convirtió en magnetar –la progenitora- nació con una compañera estelar. A medida que ambas estrellas se fueron desarrollando, comenzaron a interactuar, consumiendo la energía derivada del movimiento orbital en eyectar grandes cantidades de masa desde la estrella progenitora. Si bien la compañera no es actualmente visible en la zona del magnetar, ello puede deberse a que la supernova que formó el magnetar provocó el quiebre del sistema binario, eyectando a ambas estrellas a alta velocidad desde el cúmulo.

“Si este es el caso, los sistemas binarios jugarían un rol clave en la evolución estelar, provocando pérdidas de masa – una “dieta” cósmica perfecta para estrellas de gran peso, que permite perder hasta un 95% de la masa inicial”, concluye Clark.

Fuente: ESO

Notas
[1] El cúmulo abierto Westerlund 1 fue descubierto en 1961 desde Australia por el astrónomo suizo Bengt Westerlund, quien más tarde se convertiría en Director de ESO en Chile (1970–74). Este cúmulo está detrás de una enorme nube interestelar de gas y polvo que bloquea la mayor parte de la luz visible. El efecto de oscurecimiento es de más de 100.000, por eso ha tomado tanto tiempo descubrir la verdadera naturaleza de este particular cúmulo.

Westerlund 1 es un laboratorio natural único para el estudio de la física estelar extrema, ha permitido a los astrónomos conocer cómo viven y mueren las estrellas más masivas de nuestra Vía Láctea. A partir de sus observaciones, los astrónomos concluyeron que este cúmulo extremo probablemente contenga no menos de 100.000 veces la masa del Sol, y que todas sus estrellas se ubican dentro de una zona de menos de 6 años-luz de extensión. De este modo, Westerlund 1 parece ser el cúmulo más masivo, compacto y joven identificado hasta ahora en nuestra galaxia, la Vía Láctea.

Todas las estrellas analizadas hasta ahora en Westerlund 1poseen masas de al menos 30-40 veces la del Sol. Debido a que tales estrellas tienen vidas más bien cortas -en términos astronómicos- Westerlund 1 debe ser muy joven. Los astrónomos le determinan una edad que oscila entre 3,5 y 5 millones de años. Por tanto, Westerlund 1 es claramente un cúmulo “recién nacido” en nuestra galaxia.

Esto debe significar que una colisión con otra galaxia anterior arrancó sus brazos espirales, despojandola de la mayor parte de su gas interestelar, y la condenó a una muerte lenta. Pero en NGC 4696 ha surgido algo nunca visto en otra galaxia: un remolino enorme de polvo que se extiende por decenas de miles de años-luz y plantea una interrogación. Observaciones del Telescopio Espacial Hubble muestran a conocer hoy otra primicia: en vistas de rayos-X se revelan chorros de super-poderosos de materia del agujero negro central de la galaxia a casi la velocidad de la luz. En conjunto, estas características muestran que NGC 4696 es una galaxia como ninguna otra. Los astrónomos sospechan que el filamento es resultado de algún tipo de interacción gravitacional con otra galaxia, posiblemente una colisión.

Fuente: ScienceNOW

Se sabía que el agujero negro en el centro de nuestra galaxia debe haberla expulsado, de lo contrario nunca hubiera llegado tan lejos tan rápido. Pero debido a que el viaje tomó 100 millones de años, y las calientes estrellas azules sólo viven alrededor de un tercio de ese tiempo, la estrella debería haberse “apagado” hace mucho tiempo.

La explicación: los astrónomos informan esta semana en The Astrophysical Journal Letters, que HE 0437-5439 no fue siempre una estrella azul. Según sus cálculos, en realidad comenzó como un par de run-of-the-mill estrellas amarillas como nuestro sol, que pueden vivir durante miles de millones de años. Pero millones de años después de que el agujero negro las expulsara , las dos estrellas se fusionaron. Así que HE 0437-5439 ha caminado la mayor parte de sus 200.000 años-luz como una joven pareja de soles, pero ahora, como una gigante azul de edad, esta muriendo rápidamente.

Fuente: SCIENCE NOW

Imagen de la galaxia 4C+00.58, con el extraño agujero negro en su interior

El descubrimiento, realizado con los datos obtenidos por el Observatorio de rayos X Chandra de la NASA, podría ayudar a explicar muchos objetos misteriosos que se encuentran en el Universo.

Este extraño agujero negro ha sido localizado en la galaxia conocida como 4C+00.58, situada a 780 millones de años luz de la Tierra. Como la mayoría de las galaxias, ésta contiene un agujero super masivo en su centro, pero el suyo en particular está recogiendo activamente abundantes cantidades de gas.

El gas gira alrededor del agujero, formando un disco. Sus campos magnéticos generan intensas fuerzas electromagnéticas que impulsan algunos de los gases fuera del disco a gran velocidad, lo que produce chorros de radio.

Una imagen de la galaxia muestra un brillante par de chorros apuntando desde la izquierda a la derecha, y una línea de emisión de radio más débil corriendo en una dirección diferente. Esto significa que 4C+00.58 pertenece al tipo de galaxias con forma de X, llamadas así por la forma sus emisiones de radio.

Los nuevos datos de Chandra han permitido a los científicos conocer qué puede estar sucediendo en este sistema y quizás en otros semejantes. Las imágenes revelan cuatro cavidades diferentes alrededor del agujero negro que van en parejas: una de arriba a la derecha a abajo a la izquierda, y otra de arriba a la izquierda a abajo a la derecha.

Cuando se combinan con la orientación de los chorros de radio, esta complicada geometría podría contar la historia de qué ocurre en este agujero negro supermasivo y la galaxia que habita.

«No en una, sino en dos ocasiones, algo ha provocado que este agujero negro cambie su eje de rotación», explica Christopher Reynolds, de la Universidad de Maryland. Al parecer, el eje de rotación del agujero corrió a través de una línea diagonal desde arriba a la derecha a abajo a la izquierda.

Tras colisionar con una galaxia más pequeña, un chorro fue accionado por el agujero negro encendido, expulsando gas que formó las cavidades de arriba a la derecha y a abajo a la izquierda. Como el gas que cae en el agujero negro no está alineado con su eje, el eje de rotación del agujero en seguida cambió de dirección, y lo chorros apuntaron de arriba a la izquierda a abajo a la derecha, creado cavidades en el gas caliente y emisiones de radio en esa dirección.

Entonces, ya sea por una fusión de los dos agujeros negros centrales de las galaxias en colisión o por más gas cayendo en el agujero negro, el eje de dirección cambió a su dirección actual, de izquierda a derecha. Para Edmund Hodges-Kluck, también de la Universidad de Maryland, «ésta es la mejor evidencia nunca vista de un agujero negro sacudido con fuerza de esta forma».

Fuente : NASA

Se trata de un micro quasar el doble de grande y decenas de veces más poderoso que otros objetos del mismo tipo conocidos hasta ahora. El descubrimiento fue reportado esta semana en la revista Nature.

“Hemos quedado asombrados por cuánta energía es inyectada en el gas por el agujero negro”, dice el autor jefe Manfred Pakull. “Este agujero negro tiene sólo unas pocas masas solares, pero es una versión en miniatura de los más poderosos quásares y radio galaxias, que contienen agujeros negros con masas de unas millones de veces la del Sol”.

Los agujeros negros son conocidos por liberar una cantidad extraordinaria de energía cuando engullen materia. Se creía que la mayor parte de la energía era emitida en forma de radiación, predominantemente rayos X. Sin embargo, los nuevos descubrimientos muestran que algunos agujeros negros pueden liberar la misma cantidad de energía, y quizás aún más, en forma de chorros colimados de partículas de alta velocidad.

Los rápidos chorros chocan con el gas interestelar que los rodea, calentándolo y forzándolo a expandirse. La burbuja que se infla contiene una mezcla de gas caliente y partículas ultra rápidas a diferentes temperaturas. Las observaciones realizadas en varias bandas de energía (óptica, radio, rayos X) ayudan a los astrónomos a calcular la velocidad total a la que el agujero negro está calentando sus alrededores.

Los astrónomos pudieron observar los sitios donde los chorros chocan con el gas interestelar ubicado alrededor del agujero negro y revelar que la burbuja de gas caliente está inflándose a una velocidad de casi un millón de kilómetros por hora.

“La longitud de estos chorros en NGC 7793 es increíble, comparado con el tamaño del agujero negro del cual provienen”, dice el coautor Robert Soria [1]. “Si el agujero negro se hubiese reducido al tamaño de una pelota de fútbol, cada chorro se extendería desde la Tierra hasta más allá de la órbita de Plutón”.

Esta investigación ayudará a los astrónomos a comprender las similitudes entre los agujeros negros pequeños formados a partir de explosiones estelares y los agujeros negros súper masivos ubicados en los centros de las galaxias. Este tipo de chorros muy poderosos han sido observados en agujeros negros súper masivos, pero se pensaba que eran menos frecuentes en la variedad menor de micro quásares. El nuevo descubrimiento sugiere que muchos de éstos pueden simplemente haber pasado desapercibidos hasta ahora.

El agujero negro que sopla el gas está ubicado a 12 millones de años-luz de distancia, en los alrededores de la galaxia espiral NGC 7793 (ver imagen de ESO). A partir del tamaño y expansión de la burbuja, los astrónomos han descubierto que la actividad de los chorros debe haber sido continua por al menos 200.000 años.

Nota
[1] Los astrónomos aún no posee ningún medio para medir el tamaño del agujero negro. El menor agujero negro estelar que se haya descubierto hasta ahora posee un radio de unos 15 kilómetros. Un agujero negro estelar promedio -de unas 10 masas solares- posee un radio de cerca de 30 kilómetros, mientras que un agujero negro estelar “grande” tendría un radio de hasta 300 kilómetros. Esto es aún mucho menor que los chorros, que se extienden hasta varios cientos de años-luz para cada lado del agujero negro, lo que equivale a ¡varios miles de millones de millones de kilómetros!

Información adicional

Este resultado aparecerá en un articulo que será publicado en la edición de esta semana de la revista Nature (“A 300 parsec long jet-inflated bubble around a powerful microquasar in the galaxy NGC 7793”, de Manfred W. Pakull, Roberto Soria y Christian Motch).

ESO, el Observatorio Europeo Austral, es la principal organización astronómica intergubernamental en Europa y el observatorio astronómico más productivo del mundo. Es apoyado por 14 países: Alemania, Austria, Bélgica, Dinamarca, España, Finlandia, Francia, Holanda, Italia, Portugal, el Reino Unido, República Checa, Suecia y Suiza.

Fuente: ESO