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Wednesday, March 7, 2012

Confirman agujero negro en la Vía Láctea

Confirman agujero negro en la Vía Láctea


Se sabía desde hace años que en el centro de nuestra galaxia late un enorme agujero negro. Desde el punto de vista teórico, todos los vectores apuntaban a este hecho. Sin embargo, es ahora cuando un equipo de astrónomos alemanes, que lleva 16 años investigándolo, por fin ha podido confirmar que hay un colosal agujero negro tragando vastas cantidades de materia en el centro de la galaxia. Y lo tenemos al ladito, a unos escasos 27.o00 años luz. Tan cerca, que casi podemos notar como nos aletean las pestañas debido a su fuerza gravitacional.

Se sospechaba hace tiempo que la mayoría de las galaxias(quizá todas) poseen en su centro un agujero negro tan enorme que los científicos dieron en llamar "supermasivo". Esta teoría cobraba fuerza conforme se descubrían indicios que apuntaban a que esta hipótesis era correcta. Además, con ella se explicaba con mucha lógica el nacimiento de las galaxias y el papel fundamental que tendrían los agujeros negros en ese acontecimiento. Representan el corazón de un sistema estelar y constituyen la fuerza que mantiene unidas las estrellas y que, debido a su intensa gravedad, permite generar inmensas masas de polvo y gas que a su vez forman los cuerpos celestes.
Andrea Ghez, brillante astrónoma de la Universidad de California en los Angeles, ya había desmostrado la existencia de un masivo agujero negro en el centro de la Vía Láctea mediante novedosas observaciones con el Telescopio Keck II en Hawaii. Un equipo de astrónomos alemanes liderado por Reinhard Genzel, del Instituto Max Planck de Alemania, llevaba 16 años rastreando nuestra galaxia buscando mas datos para la inequívoca confirmacion del agujero negro que debería vivir en el centro y, de paso, delimitar su tamaño exacto. Finalmente lo han conseguido. Y a fe nuestra que resulta una tarea difícil pues un agujero negro no se puede ver. Su atracción gravitatoria es tan poderosa que ni siquiera la luz escapa de su mortal abrazo. Imaginen que potencial exhibe un punto en el espacio que contiene toda la materia comprimida de una estrella que ha explotado en una supernova. En un espacio infinitamente pequeño se condensa todo el material de la estrella, transformandose en lo que llamamos agujero negro.
Los agujeros negros se tragan hasta la luz pero emiten chorros de energía que pueden ser detectados Los agujeros negros se tragan hasta la luz pero emiten chorros de energía que pueden ser detectados
Nuestra entrañable galaxia no ha querido ser menos y gracias a la constancia de estos astrónomos alemanes, ha mostrado sus encantos a los telescopios, dejando bien claro que ella también tiene su corazoncito.  Y menudo bicho, porque no se trata de un agujero negro de los de andar por casa. Lo que han confirmado definitivamente los científicos es que a 27.000 años luz de la Tierra, se encuentra un bestial agujero negro de una masa equivalente a 4 millones de soles. Si ya con uno de masa equivalente a unos miles de soles representa un brutal acontecimiento cósmico, no quiero ni pensar lo que significa semejante monstruo de 4 millones de soles. Esta dulce criatura que devora mundos sin despeinarse y tritura materia estelar a ritmo vertiginoso, se bautizó con el nombre de Sagittarius A*.
Aunque los agujeros negros no pueden verse(por definición, son negros), sus poderosas fauces atraen materia tan ferozmente que cuando caen dentro del agujero emiten salvajes cantidades de energía por la velocidad con que giran al acercarse el borde y ser devorada violentamente. Se usan telescopios muy potentes que hacen que la tarea de la detección de estos monstruos oscuros sea posible. Sin embargo, nuestra galaxia posee inmensas nubes de gas y polvo que dificultan enormenente la detección de estos chorros de energía que se producen por las fulguraciones de materia desintegrada en el horizonte de sucesos, el lugar límite donde ya no escapa nada de la bestia.  
El baile de estrellas a su alrededor permite situar al agujero negro El baile de estrellas a su alrededor permite situar al agujero negro
¿Cómo han hecho para confirmar que existe el agujero negro? . Imaginen una cama bien blandita y encima colocamos una bola de plomo macizo invisible. Se formará una depresión en el centro del colchón que conforme se aleja, se va haciendo menos profunda. Si lanzamos un montón de canicas hacia el agujero formado, dichas bolitas girarán alrededor con una trayectoria determinada, en función de su peso y del hoyo que ha generado la bola invisible. Si ese hueco no estuviera, las bolitas pasarían por la superficie del colchón con trayectorias muy diferentes. Pues así mismo funciona en el espacio, sólo que ahora la cama es una región del universo, la bola de plomo invisible es el agujero negro y las canicas son las estrellas.
Los astrónomos utilizaron ondas de rayos infrarrojos que evitaban el polvo estelar que bloquea la vista de esa zona central. Durante años, fueron tomando puntos de referencia de la órbita de las 28 estrellas, que se mueven más rápido por estar cerca del agujero negro. «Han podido estudiar la órbita completa de una de ellas que tarda 16 años en recorrerla y de ese modo pueden definir la materia que siente cada estrella, que es la que tiene el agujero negro», explica López Aguirre, del Instituto Astrofísico de Canarias. «Las órbitas estelares demuestran que la concentración total en el centro de cuatro millones de masas solares debe ser un agujero negro, más allá de cualquier duda razonable», apostilla Genzel. El astrónomo canario confirma la importancia de este exhaustivo estudio: «Es muy importante porque se sabía que había un agujero negro supermasivo en el centro de la galaxia, pero aquí han determinado con gran finura la masa que tiene, algo que no se había logrado hasta ahora».
Potentísimo telescopio de la ESO, fundamental para esta exploración Potentísimo telescopio de la ESO, fundamental para esta exploración

A lo largo de todos estos años de estudio, el equipo fue cambiando los instrumentos que utilizaba en sus mediciones y observaciones, a medida que éstos mejoraban. Comenzaron utilizando la cámara SHARP, del telescopio del observatorio de La Silla (Chile). Después se sirvieron del Telescopio VLT de largo alcance, de la Organización Europea para la Investigación Astronómica en el Hemisferio Austral(ESO). Los últimos avances tecnológicos les han permitido una precisión asombrosa: podrían ver una moneda de euro a 10.000 kilómetros de distancia. Fue así como observaron que 6 de las 28 estrellas orbitaban el agujero negro en un disco, algo que sólo se suponía por datos estadísticos. Aún así, no hay una explicación al hecho de que estas estrellas, que son jóvenes, estén tan cerca del Sagitario A* , donde la fuerza del propio agujero negro habría impedido que formaran sus órbitas.
Dar respuesta a esta pregunta es uno de los muchos retos que los astrónomos tienen por delante. Su siguiente paso, según el investigador Frank Eisenhauer, es combinar la luz de cuatro telescopios de largo alcance, una técnica conocida como interferometría, lo que mejorará la extactitud de las observaciones de 10 a 100 veces respecto a las actuales. Si es así, la ciencia estará más cerca de probar la Teoría General de la Relatividad de Einstein. Mientras tanto, no podemos quitar ojo del supermonstruo que acecha en el centro de la galaxia. No quiero ser agorero, pero a poco que pasen algunos miles de millones de años, probablemente nos devorará en una orgía de fulguraciones plasmáticas y energía desatada. No sé vosotros, pero yo no pienso quedarme a contemplarlo.

El agujero negro de la Vía Láctea

 Saturday, May 17, 2008
Un equipo de astrónomos japoneses ha descubierto que el agujero negro del centro de nuestra galaxia liberó una potente deflagración hace tres siglos, gracias a las observaciones realizadas con el observatorio de la ESA XMM-Newton y otros satélites de Rayos X japoneses y de la NASA. Este descubrimiento ayuda a resolver un antiguo misterio: porqué el agujero negro de la Vía Láctea está tan inactivo. Este agujero negro, conocido como Sagitario A-estrella (A*), es realmente masivo, contiene unas cuatro millones de veces la masa de nuestro Sol. Aún así, la energía radiada desde sus proximidades es miles de millones de veces más débil que la emitida por los agujeros negros centrales de otras galaxias.

“Nos hemos preguntado por qué el agujero negro de la Vía Láctea parece ser un gigante dormido”, comenta Tatsuya Inui, responsable del equipo de la Universidad de Kyoto, Japón. “Sin embargo ahora descubrimos que el agujero negro estuvo mucho más activo en el pasado. Quizás ahora esté sólo descansando tras un gran arrebato”.

Las observaciones, realizadas entre 1994 y 2005, revelaron que hay nubes de gas próximas al agujero negro central que se iluminaban y desvanecían rápidamente en Rayos X en respuesta a pulsos de rayos X que procedían justo del exterior del agujero negro. Cuando el gas cae en espiral hacia el interior del agujero negro se calienta a millones de grados, y emite rayos X. A medida que se acumula más materia en las proximidades del agujero negro, la emisión de Rayos X se hace mayor.

Estos pulsos de rayos X necesitan unos 300 años para atravesar la distancia entre el agujero negro central y una gran nube conocida como Sagitario B2, de forma que la nube muestra su reacción a eventos que podrían haber sido vistos hace 300 años desde la Tierra.

Cuando los rayos X alcanzan la nube colisionan con átomos de hierro, arrancando electrones cercanos al núcleo atómico. Cuando los electrones de capas más externas ocupan estas vacantes, los átomos de hierro emiten rayos X. Una vez que el pulso de rayos X ha atravesado la nube, ésta vuelve a recuperar su brillo habitual.

Sorprendentemente, una región en Sagitario B2 de unos 10 años-luz de extensión varió su luminosidad de forma considerable en sólo cinco años. Estos aumentos de brillo se conocen como “ecos de luz”. Analizando la línea espectral del hierro en rayos X las observaciones de Suzaku permitieron eliminar definitivamente la posibilidad de que estos ecos fuesen producidos por partículas subatómicas.

“Observando cómo esta nube se iluminaba y apagaba en un periodo de 10 años hemos sido capaces de reconstruir la historia de la actividad del agujero negro hasta hace 300 años”, comenta Katsuji Koyama, miembro del equipo de la Universidad de Kyoto. “El agujero negro era un millón de veces más brillante hace tres siglos. Debe de haber sido increíblemente potente”.

Este nuevo estudio se basa en la investigación realizada por varios grupos pioneros en la técnica del “eco de luz”. El año pasado un equipo dirigido por Michael Muno, que trabaja ahora en el Instituto Tecnológico de California (Estados Unidos), empleó las observaciones de ecos de luz en rayos X obtenidas por Chandra para demostrar que Sagitario A* generó una potente emisión de rayos X hace cinco décadas, aproximadamente una docena de años antes de que los astrónomos tuviesen satélites capaces de detectar rayos X del espacio exterior. “La deflagración producida hace tres siglos años fue 10 veces más brillante que la emisión que nosotros observamos”, añade Muno.

El centro de la galaxia está a unos 26 000 años-luz de la Tierra, lo que significa que vemos los sucesos como ocurrieron hace 26.000 años. Los astrónomos aún no disponen de una explicación detallada de por qué Sagittarius A* varía tanto su nivel de actividad. Una posibilidad, comenta Koyama, es que hace algunos siglos una supernova expulsase una nube de gas que cayó dentro del agujero negro; esto supuso un suministro enorme de materia que despertó al agujero negro de su letargo y produjo la potente emisión.

El nuevo estudio, que aparecerá en las Publicaciones de la Sociedad Astronómica de Japón, combina los resultados obtenidos por los satélites japoneses de rayos X Suzaku y ASCA, el observatorio de rayos X de la NASA Chandra y el observatorio de rayos X de la ESA XMM-Newton. El artículo en el que se presentan los resultados se titula “Time Variability of the Neutral Iron Lines from the Sgr B2 Region and its Implication of a Past Outburst of Sgr A*”, por T. Inui, K. Koyama, H. Matsumoto y T. Tsuru.

Lanzado en 2005, Suzaku es el quinto satélite japonés de una serie de observatorios dedicados al estudio de las fuentes cósmicas de rayos X y está gestionado por la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA). Esta misión es una colaboración entre universidades e instituciones japonesas y el Centro Goddard de la NASA.

XMM-Newton, el observatorio orbital de rayos X de la ESA, es el satélite científico más grande jamás construido en Europa. Los espejos de su telescopio son los de mayor sensibilidad jamás desarrollados, y con sus sofisticados detectores puede ver mucho más que cualquier satélite de rayos X anterior.

Las operaciones científicas de XMM-Newton se gestionan en el Centro Europeo de Astronomía Espacial de la ESA (ESAC). El satélite fue diseñado y construido para garantizar la obtención de datos científicos durante al menos una década. Ha detectado más fuentes de rayos X que cualquier otro satélite anterior y está ayudando a solucionar muchos de los misterios del universo más violento, desde lo que ocurre dentro y en el entorno de los agujeros negros hasta la formación de las galaxias en los comienzos del universo. El satélite utiliza unos 170 espejos cilíndricos, finos como el papel, para conforman sus tres telescopios.

Su órbita recorre casi un tercio de la distancia a la Luna, de forma que los astrónomos pueden disfrutar de largas e ininterrumpidas sesiones de observación de los objetos celestes. El Centro Marshall de Vuelos Espaciales de la NASA (NASA’s Marshall Space Flight Center) en Alabama, Estados Unidos, gestiona el programa Chandra para el departamento de Misiones de Ciencia de la agencia americana. El Observatorio Astrofísico Smithsonian (Smithsonian Astrophysical Observatory), controla las observaciones científicas y operaciones en vuelo desde el Chandra X-ray Center en Massachusetts, EEUU.