orbitando veloces alrededor del centro de la Vía Láctea
Universe Today
El 14 de septiembre de 2013, los astrónomos detectaron la llamarada de rayos X más grande que se haya detectado en el agujero negro supermasivo en el centro de la Vía Láctea, conocido como Sagittarius A * (Sgr A *). Crédito de la imagen: NASA / CXC / Stanford / I. Zhuravleva et al.
Por Matt Williams, para Universe Today Mayo 12 de 2018
Desde la década de 1970, los astrónomos han entendido que un agujero negro supermasivo (SMBH) reside en el centro de la Vía Láctea. Ubicada a unos 26,000 años luz de la Tierra entre las constelaciones de Sagitario y Scorpius, este agujero negro se conoce como Sagitario A * (Sgr A *). Con una longitud de 44 millones de kilómetros, este objeto es aproximadamente 4 millones de veces más masivo que nuestro Sol y ejerce una tremenda atracción gravitatoria.
Desde ese momento, los astrónomos han descubierto que la mayoría de las galaxias masivas tienen SMBH en su núcleo, que es lo que separa a aquellos que tienen un Núcleo Galáctico Activo (AGN) de aquellos que no lo tienen. Pero gracias a un reciente estudio realizada con el observatorio de rayos X Chandra de la NASA, los astrónomos han descubierto evidencia de cientos o incluso miles de agujeros negros ubicados cerca del centro de la Vía Láctea.
El estudio que describió sus hallazgos fue publicado recientemente en la revista Nature bajo el título " Una cúspide de densidad de binarios de rayos X quiescentes en el parsec central de la Galaxia “: “A density cusp of quiescent X-ray binaries in the central parsec of the Galaxy". El estudio fue dirigido por Chuck Hailey, el Profesor de Física de Pupin y el Codirector del Laboratorio de Astrofísica de Columbia (CAL) en la Universidad de Columbia , e incluye miembros del Instituto de Astrofísica de la Pontificia Universidad Católica de Chile y el Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian .
El centro de la Vía Láctea, con binarios de rayos X circulados en rojo, otras fuentes de rayos X rodeadas de amarillo, y Sagitario A * con un círculo azul en el centro. Crédito de la imagen: NASA / CXC / Columbia University / C. Hailey et al.
Usando datos de Chandra, el equipo buscó binarios de rayos X que contenían agujeros negros que estaban en las cercanías de Sgr A *. Para recapitular, los agujeros negros no son detectables en la luz visible. Sin embargo, los agujeros negros (o estrellas de neutrones) que están encerrados en órbitas cercanas con una estrella extraerán material de sus compañeros, que luego se acumularán en los discos de los agujeros negros y se calentarán hasta millones de grados.
Esto dará como resultado la liberación de rayos X que luego pueden detectarse, de ahí que estos sistemas se denominen "binarios de rayos X". Utilizando datos de Chandra, el equipo buscó rayos X de las fuentes que se encontraban dentro de aproximadamente 12 años luz de Sgr A *. Luego seleccionaron fuentes con espectros de rayos X similares a los de los binarios de rayos X conocidos, que emiten cantidades relativamente grandes de rayos X de baja energía.
Usando este método, detectaron catorce binarios de rayos X a unos tres años luz de Sgr A *, todos los cuales contenían agujeros negros de masa estelar (entre 5 y 30 veces la masa de nuestro Sol). Dos de estas fuentes habían sido identificadas por estudios previos y fueron eliminadas del análisis, mientras que las doce restantes (marcadas con un círculo en rojo en la imagen de arriba) fueron descubiertas recientemente.
Se creía que otras fuentes que contaban con cantidades relativamente grandes de rayos X de alta energía (marcadas en amarillo) eran binarias que contenían enanas blancas. Hailey y sus colegas concluyeron que la mayoría de la docena de binarios de rayos X contenían agujeros negros, en función de su variabilidad y del hecho de que sus emisiones de rayos X en el transcurso de varios años eran diferentes de las que se esperaban de los binarios que contienen estrellas de neutrones.
La impresión del artista de un agujero negro binario, que consiste en un agujero negro de material sifón de su compañero. Crédito de la imagen: ESO / L. Calçada
Dado que solo los binarios de rayos X más brillantes que contienen agujeros negros son detectables alrededor de Sgr A * (dada su distancia de la Tierra), Hailey y sus colegas concluyeron que esta detección implica la existencia de una población mucho más grande. Según sus estimaciones, podría haber al menos 300 y hasta mil agujeros negros de masa estelar alrededor de Sgr A *.
Estos hallazgos confirmaron lo que los estudios teóricos sobre la dinámica de las estrellas en las galaxias han indicado en el pasado. Según estos estudios, una gran población de agujeros negros de masa estelar (hasta 20,000) podría derivar hacia adentro en el transcurso de millones de años y acumularse alrededor de una SMBH. Sin embargo, el reciente análisis realizado por Hailey y sus colegas fue la primera evidencia observacional de que los agujeros negros se congregan cerca de Sgr A *.
Naturalmente, los autores reconocen que hay otras explicaciones para las emisiones de rayos X que detectaron. Esto incluye la posibilidad de que la mitad de la docena de fuentes que observaron sean púlsares de milisegundos: estrellas de neutrones que giran muy rápidamente con fuertes campos magnéticos. Sin embargo, en base a sus observaciones, Hailey y su equipo son partidarios de la explicación del agujero negro.
Además, un estudio de seguimiento realizado por Aleksey Generozov (y otros) de la Universidad de Columbia - titulado " Una superabundancia de binarios de rayos X de agujero negro en el Centro Galáctico de Capturas de Mareas" : “An Overabundance of Black Hole X-Ray Binaries in the Galactic Center from Tidal Captures” – indicó que podría haber hasta 10.000 a 40,000 binarios de agujeros negros en el centro de nuestra galaxia. Según este estudio, estos binarios serían el resultado de compañeros capturados por agujeros negros.
La impresión del artista de fusionar agujeros negros binarios. Crédito de la imagen: LIGO / A. Simonnet.
Además de revelar mucho sobre la dinámica de las estrellas en nuestra galaxia, este estudio tiene implicaciones para el campo emergente de la investigación de ondas gravitacionales (GW). Esencialmente, al saber cuántos agujeros negros residen en el centro de las galaxias (que se fusionarán periódicamente entre sí), los astrónomos podrán predecir con mayor precisión cuántos eventos de ondas gravitacionales están asociados a ellos.
A partir de esto, los astrónomos podrían crear modelos predictivos sobre cuándo y cómo es probable que sucedan los eventos de GW, así como discernir qué papel pueden jugar en la evolución galáctica. Y con los instrumentos de la próxima generación, como el Telescopio Espacial James Webb (JWST) y el Telescopio Avanzado de la ESA para Astrofísica de Alta Energía (ATHENA), los astrónomos podrán determinar exactamente cuántos agujeros negros residen cerca del centro de nuestra galaxia.
Matt Williams es el Curador de la Guía del Universo de hoy en día. Él es también un escritor independiente, un autor de ciencia ficción y un instructor de Taekwon-Do. Vive con su familia en la isla de Vancouver en la hermosa Columbia Británica.
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