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La impresionante primera imagen del agujero negro de nuestra galaxia

Los astrónomos conseguido la primera imagen del agujero negro supermasivo que hay en el centro de nuestra galaxia, la Vía Láctea.

La imagen fue producida por un equipo de investigación global llamado Event Horizon Telescope (EHT) Collaboration, utilizando observaciones de una red mundial de radiotelescopios.

Imagen de Sagitario A* el agujero negro del centro de nuestra galaxia. Créditos; EHT

Aunque no podemos ver el agujero negro en sí, porque está completamente oscuro, el gas brillante que lo rodea revela una firma reveladora: una región central oscura (llamada «sombra») rodeada por una estructura similar a un anillo brillante. La nueva vista captura la luz desviada por la poderosa gravedad del agujero negro, que es cuatro millones de veces más masivo que nuestro Sol.

Estas observaciones sin precedentes han mejorado enormemente nuestra comprensión de lo que sucede en el centro de nuestra galaxia y puede ofrecer nuevos conocimientos sobre cómo estos agujeros negros gigantes interactúan con su entorno.

 Para obtener esta imagen, el equipo creó el poderoso EHT, que unió ocho observatorios de radio existentes en todo el planeta para formar un solo telescopio virtual del tamaño de la Tierra. El EHT observó a Sgr A* en varias noches, recopilando datos durante muchas horas seguidas, de forma similar al uso de un tiempo de exposición prolongado en una cámara.

El avance sigue al lanzamiento de la colaboración EHT en 2019 de la primera imagen de un agujero negro, llamado M87* en el centro de la galaxia Messier 87 más distante.

Los dos agujeros negros se ven notablemente similares, a pesar de que el agujero negro de nuestra galaxia es más de mil veces más pequeño y menos masivo que M87*. Son dos tipos completamente diferentes de galaxias y dos masas de agujeros negros muy diferentes, pero cerca del borde de estos agujeros negros se ven increíblemente similares. Esto nos dice que la Relatividad General gobierna estos objetos de cerca, y cualquier diferencia que veamos más lejos debe deberse a diferencias en el material que rodea los agujeros negros.

Este logro fue considerablemente más difícil que para M87*, aunque Sgr A* está mucho más cerca de nosotros, lo que ocurre es que el gas en las cercanías de los agujeros negros se mueve a la misma velocidad: casi tan rápido como la luz, alrededor de Sgr A* y M87*. Pero donde el gas tarda de días a semanas en orbitar el M87* más grande, en el Sgr A*, mucho más pequeño, completa una órbita en menos minutos. Esto significa que el brillo y el patrón del gas alrededor de Sgr A* estaba cambiando rápidamente mientras la Colaboración EHT lo observaba, un poco como tratar de tomar una imagen clara de alguien que no para de moverse.

Los investigadores tuvieron que desarrollar nuevas herramientas sofisticadas que explicaran el movimiento de gas alrededor de Sgr A*. Si bien M87* era un objetivo más fácil y estable, con casi todas las imágenes con el mismo aspecto, ese no fue el caso de Sgr A*. La imagen del agujero negro Sgr A* es un promedio de las diferentes imágenes que extrajo el equipo, revelando finalmente al gigante que acecha en el centro de nuestra galaxia por primera vez.

Los científicos están particularmente emocionados de tener finalmente imágenes de dos agujeros negros de tamaños muy diferentes, lo que ofrece la oportunidad de comprender cómo se comparan y contrastan. También han comenzado a utilizar los nuevos datos para probar teorías y modelos sobre cómo se comporta el gas alrededor de los agujeros negros supermasivos. Este proceso aún no se comprende por completo, pero se cree que juega un papel clave en la formación y evolución de las galaxias

Para saber más:

El telescopio espacial ha detectado un par de cuásares a 10 mil millones de años luz de distancia

El telescopio espacial Hubble ha detectado un par de cuásares a unos 10 mil millones de años luz de distancia. Están tan cerca que parecen un solo objeto para los telescopios terrestres. Los cuásares son auténticas balizas de luz muy brillantes que pueden brillar tanto o más que sus galaxias anfitrionas, estos se forman cuando un agujero negro devora materia y libera un torrente enorme de radiación.

Los astrofísicos que lideran esta investigación creen que los cuásares están muy cerca y que además residen en los núcleos de dos galaxias fusionadas. 

La concepción de este artista muestra la luz brillante de dos cuásares que residen en los núcleos de dos galaxias que se fusionan.
En esta imagen artística se muestra la luz brillante de dos cuásares que residen en los núcleos de dos galaxias que se encuentran en el caótico proceso de fusión. En unas pocas decenas de millones de años, los agujeros negros y sus galaxias se fusionarán, al igual que el par de cuásares, formando un agujero negro aún más masivo.Créditos: NASA, ESA y J. Olmsted (STScI)

Se estima que en el universo distante, por cada 1000 cuásares, hay un doble cuásar. Así que encontrar estos dobles cuásares es como encontrar una aguja en un pajar. El descubrimiento de estos cuásares ofrece una nueva forma de sondear colisiones entre galaxias y la fusión de agujeros negros supermasivos en el universo temprano.

Los quásares están esparcidos por todo el cielo y eran más abundantes hace 10 mil millones de años. Hubo muchas fusiones de galaxias en ese entonces alimentando los agujeros negros. Por lo tanto, los astrónomos teorizan que debería haber habido muchos cuásares duales durante ese tiempo.

Los resultados del equipo   aparecieron en la revista  Nature Astronomy .

Dos pares de cuásares que existieron hace 10 mil millones de años y residen en el corazón de las galaxias fusionadas.
Estas dos imágenes del Telescopio Espacial Hubble revelan dos pares de cuásares que existieron hace 10 mil millones de años y residen en el corazón de las galaxias fusionadas. Cada uno de los cuatro cuásares reside en una galaxia anfitriona. Sin embargo, estas galaxias no se pueden ver porque son demasiado débiles, incluso para el Hubble. Los quásares dentro de cada par están separados por unos 10.000 años luz, lo más cercano jamás visto en esta época cósmica. Los quásares son balizas brillantes de luz intensa de los centros de galaxias distantes que pueden eclipsar a todas sus galaxias. Están alimentados por agujeros negros supermasivos que se alimentan vorazmente de materia que cae, desatando un torrente de radiación. El par de cuásares en la imagen de la izquierda está catalogado como J0749 + 2255 y el par de la derecha como J0841 + 4825. Los dos pares de galaxias anfitrionas habitadas por cada doble cuásar eventualmente se fusionarán. Los quásares se orbitarán estrechamente entre sí hasta que finalmente se junten en espiral y se fusionen, lo que dará como resultado un agujero negro aún más masivo, pero solitario. La imagen para J0749 + 2255 se tomó el 5 de enero de 2020. La instantánea J0841 + 4825 se tomó el 30 de noviembre de 2019. Ambas imágenes se tomaron en luz visible con la cámara de campo amplio 3.Créditos: NASA, ESA, H. Hwang y N. Zakamska (Universidad Johns Hopkins) e Y. Shen (Universidad de Illinois, Urbana-Champaign)

Las observaciones son importantes porque el papel de un cuásar en los encuentros galácticos juega un papel fundamental en la formación de galaxias. A medida que dos galaxias cercanas comienzan a distorsionarse gravitacionalmente, su interacción canaliza material hacia sus respectivos agujeros negros, encendiendo sus cuásares.

Con el tiempo, la radiación de estas «bombillas» de alta intensidad lanza poderosos vientos galácticos, que barren la mayor parte del gas de las galaxias fusionadas. Privadas de gas, la formación de estrellas cesa y las galaxias evolucionan hacia galaxias elípticas. Hasta ahora, los astrónomos han descubierto más de 100 cuásares dobles en galaxias fusionadas. Sin embargo, ninguno de ellos es tan antiguo como los dos cuásares dobles de este estudio.

Las imágenes del Hubble muestran que los cuásares dentro de cada par están separados por solo unos 10.000 años luz. En comparación, nuestro Sol está a 26.000 años luz del agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia.

Los cuásares no se mueven a través del espacio de ninguna manera mensurable, sino que su movimiento podría ser evidencia de fluctuaciones aleatorias de luz a medida que cada miembro del par de cuásares varía en brillo. Los cuásares parpadean en brillo en escalas de tiempo de días a meses, dependiendo del horario de alimentación de su agujero negro.

Los telescopios futuros pueden ofrecer más información sobre estos sistemas fusionados. El  telescopio espacial James Webb de la NASA , un observatorio infrarrojo programado para ser lanzado a finales de este año, explorará las galaxias anfitrionas de los cuásares. Webb mostrará las firmas de fusiones galácticas, como la distribución de la luz de las estrellas y las largas serpentinas de gas extraídas de las galaxias que interactúan.

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La Tierra se encuentra más cerca de lo que se pensaba del agujero negro supermasivo del centro de la galaxia

Nuevas investigaciones han llegado a la conclusión de que nuestro planeta está un poco más cerca de Sagitario A *, el agujero negro supermasivo del centro de nuestra galaxia.

Esto ha sido el resultado de la realización de un nuevo mapa de la Vía Láctea, donde se ha ubicado con mucha más precisión la posición del sistema solar. El mapa ha sido elaborado por astrofísicos japoneses del Observatorio Nacional de Japón y ha colocado a la Tierra 2000 años luz más cerca del agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea. Este mapa ha sugerido que el centro de la Vía Láctea y el agujero negro que se encuentra allí se encuentran a unos 25.800 años luz de la Tierra. Unos 2000 años luz más cerca del valor oficial de 27.700 años luz adoptado por la Unión Astronómica Internacional en 1985.

El agujero negro del centro de nuestra galaxia se conoce como Sagitario A * o Sgr A * y es 4,2 millones de veces más masivo que nuestro Sol. El agujero supermasivo y su enorme campo gravitacional gobiernan las órbitas de las estrellas en el centro de la Vía Láctea. 

Los agujeros negros supermasivos con masas de varios millones de masas solares se hallarían en el corazón de muchas galaxias y rigen el movimiento de las estrellas en el centro de las galaxias. Se forman en el mismo proceso que da origen a los componentes esféricos de las galaxias. Nuevos estudios del Observatorio de Rayos X Chandra de NASA
sugieren que este tipo de agujeros negros crecen más rápidamente que las galaxias que habitan, esto desafía la idea de que los agujeros negros supermasivos crecen al unísono con sus galaxias, aún no se sabe exactamente por qué los agujeros negros más masivos crecerían más rápidamente y esto continuará siendo un área activa de investigación.

Mapa de la ubicación del Sol en la galaxia. La distribución de la posición y velocidad de 224 cuerpos celestes (flechas de colores), se superpone al mapa imaginario (fondo) de la estructura en espiral de la galaxia.  Los cuerpos celestes que pertenecen al mismo brazo están representados por flechas del mismo color.  Créditos: Observatorio Astronómico Nacional de Japón

Los investigadores japoneses también han obtenido nuevos datos sobre la velocidad de nuestro sistema solar, según el mapa obtenido, nuestro sistema solar viaja a 227 kilómetros por segundo mientras orbita alrededor del centro galáctico, esto es un poco más rápido que el valor oficial de 220 kilómetros por segundo que se tenía hasta la fecha. Estos valores actualizados son el resultado de más de 15 años de observaciones del proyecto japonés de radioastronomía VERA

VERA es la abreviatura de VLBI Exploration of Radio Astrometry y se refiere al conjunto de telescopios de la misión, que utilizan interferometría de línea de base muy larga para explorar la estructura tridimensional de la Vía Láctea. El proyecto VERA realiza astrometría, es decir la observación astronómica posicional de los objetos, con lo que se mide con precisión la distancia al cuerpo celeste y el movimiento del cuerpo celeste a partir de observaciones de alta resolución obtenidas combinando los datos de observación de cuatro radiotelescopios.

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El agujero negro de la Vía Láctea la iluminó hace 3.5 millones de años

Analizando estudios del Telescopio Espacial Hubble se ha descubierto que hace unos 3.5 millones de años hubo un intenso destello del agujero negro del centro de la Vía Láctea que iluminó el gas de parte de la galaxia.

Ese enorme destello hizo, tal vez, que nuestros ancestros homínidos vieran una luz fantasmal en el cielo. Esa luz podría haber persistido durante un millón de años. Créditos: NASA, ESA y E. Frazer y A. Fox (STScI)
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⁠Se calcula que este enorme flash iluminó una enorme cola de gas que orbita la Vía Láctea. Llamado la Corriente de Magallanes, esta larga corriente se encuentra lejos de nuestra galaxia, a una distancia de unos 200.000 años luz. Como una gigantesca estela se extiende hasta nuestras galaxias enanas vecinas, las Nubes de Magallanes.

Créditos: NASA / ESA and L. Hustak (STScI)⁠

Ese brillo que tal vez persistió un millón de años estuvo tan alejado de nuestra galaxia que superó las zonas donde están las burbujas de Fermi. Estas enormes burbujas son dos grandes estructuras de rayos gamma que se extienden a ambos lados del centro galáctico de la Vía Láctea, se cree que son debidas a una enorme expulsión de gases emitidos desde el agujero negro que tenemos en el centro de la galaxia, las burbujas se formaron a partir de un evento muy energético  hace entre 6 y 9 millones de años.

burbuja vía lácteaEl diagrama de la parte inferior izquierda muestra la medición del gas que se mueve hacia y fuera de la Tierra, (azul acercamiento y rojo alejamiento) lo que indica que el material se desplaza a una velocidad alta hacia nosotros.

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Para saber más:

https://www.nasa.gov/feature/goddard/2020/intense-flash-from-milky-ways-black-hole-illuminated-gas-far-outside-of-our-galaxy/

Observando la galaxia M87

Durante trece años, entre 1995 y 2008, el telescopio espacial Hubble captó imágenes de la galaxia elíptica M87, con un agujero negro supermasivo en su centro. M87 es una galaxia elíptica que reside a 50 millones de años luz de distancia, en el cúmulo de galaxias de Virgo.

A partir de unas 400 imágenes la NASA confeccionó un vídeo que muestra los cambios que ha experimentado. Se puede observar un chorro de plasma caliente en espiral a lo largo de las lineas del campo magnético generado por el agujero negro supermasivo que hay en su centro. El gas que sale se mueve en espiral formando un cono de 5000 años luz de largo que se ensancha hacia fuera.

Credit: NASA/ESA/E. Meyer, W. Sparks, J. Biretta, J. Anderson, S.T. Sohn, and R. van der Marel (STScI)/C. Norman (JHU)/M. Nakamura (Academia Sinica)

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