Científico encuentra un tesoro valioso de pares gigantes de agujeros negros
Por Matt Williams, para Universe Today Octubre 08 de 2017
Durante décadas, los astrónomos han sabido que los agujeros negros Supermassive (SMBHs) residen en el centro de la mayoría de las galaxias masivas. Estos agujeros negros, que van desde centenares de miles hasta miles de millones de masas solares, ejercen una poderosa influencia sobre la materia circundante y se cree que son la causa de los Núcleos Galácticos Activos (AGN). Durante el tiempo que los astrónomos han sabido acerca de ellos, han tratado de entender cómo SMBHs forma y evolucionar.
En dos estudios publicados recientemente, dos equipos internacionales de investigadores informan sobre el descubrimiento de cinco pares de agujeros negros recientemente descubiertos en los centros de galaxias distantes. Este descubrimiento podría ayudar a los astrónomos a arrojar nueva luz sobre cómo las SMBH se forman y crecen con el tiempo, sin mencionar cómo las fusiones de agujeros negros producen las ondas gravitacionales más fuertes en el Universo.
Los cuatro primeros candidatos de doble agujero negro fueron reportados en un estudio titulado "Buried AGNs in Advanced Fergus: Mid-Infrared Color Selection como Dual AGN Finder", dirigido por Shobita Satyapal, profesor de astrofísica en la Universidad George Mason. Este estudio fue aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal y recientemente apareció en línea.
Datos ópticos y de rayos X en dos de los nuevos pares de agujeros negros descubiertos. Crédito de la imagen: NASA / CXC / Univ. de Victoria / S.Ellison et al./George Mason Univ./S.Satyapal et al./SDSS
El segundo estudio, que reportó el quinto candidato doble al agujero negro, fue dirigido por Sarah Ellison, profesora de astrofísica de la Universidad de Victoria. Recientemente se publicó en los Avisos Mensuales de la Real Sociedad Astronómica bajo el título "Descubrimiento de un Núcleo Galáctico Activo Doble con Separación de ~ 8 kpc". El descubrimiento de estos cinco pares de agujeros negros fue muy fortuito, dado que los pares son un hallazgo muy raro.
Como Shobita Satyapal explicó en un comunicado de prensa de Chandra:
Los pares de agujeros negros fueron descubiertos combinando datos de una serie de diferentes instrumentos basados en tierra y espaciales. Esto incluyó datos ópticos de la Sloan Digital Sky Survey (SDSS) y el Telescopio Binocular Grande (LBT) terrestre en Arizona con datos de infrarrojo cercano del Explorador de Infrarrojos de Campo Amplio (WISE) y datos de rayos X de Chandra de la NASA Observatorio de rayos X.
Por el bien de sus estudios, Satyapal, Ellison, y sus respectivos equipos trataron de detectar AGN dual, que se cree que es una consecuencia de las fusiones galácticas. Comenzaron consultando datos ópticos del SDSS para identificar galaxias que parecían estar en proceso de fusión. Los datos de la encuesta WISE de todo el cielo se utilizaron entonces para identificar aquellas galaxias que mostraban los AGN más potentes.
Ilustración de un par de agujeros negros. Crédito de la imagen: NASA / CXC / A.Hobart
Luego consultaron datos del Espectrómetro avanzado de imagen de CCD de Chandra (ACIS) y el LBT para identificar siete galaxias que parecían estar en una fase avanzada de fusión. El estudio conducido por Ellison también confió en los datos ópticos proporcionados por el cartografiar cerca Galaxias en el observatorio del punto de Apache (MaNGA) encuesta para señalar uno de los pares nuevos del agujero negro.
A partir de los datos combinados, encontraron que cinco de las siete galaxias que se fusionaban albergaban posibles AGNs dobles, que estaban separados por menos de 10 kiloparsecs (más de 30.000 años luz). Esto fue evidenciado por los datos infrarrojos proporcionados por WISE, que era consistente con lo que se predice de rápido crecimiento de los agujeros negros supermasivos.
Además, los datos de Chandra mostraron pares estrechamente separados de fuentes de rayos X, lo que también es consistente con agujeros negros que tienen materia que lentamente se acrece sobre ellos. Estos datos infrarrojos y de rayos X también sugirieron que los agujeros negros supermasivos están enterrados en grandes cantidades de polvo y gas. Como Ellison indicó, estos hallazgos fueron el resultado de un trabajo minucioso que consistía en clasificar a través de múltiples longitudes de onda de datos:
Impresión del artista del sistema binario del agujero negro en el proceso de la fusión. Crédito de imagen: Bohn et al.
Antes de este estudio, se habían confirmado menos de diez pares de agujeros negros crecientes basados en estudios de rayos X, y éstos eran principalmente por casualidad. Este último trabajo, que detectó cinco pares de agujeros negros utilizando datos combinados, fue afortunado y significativo. Aparte de reforzar la hipótesis de que los agujeros negros supermasivos se forman a partir de la fusión de agujeros negros más pequeños, estos estudios también tienen serias implicaciones para la investigación de ondas gravitatorias.
"Es importante entender cómo son los pares de agujeros negros supermasivos comunes, para ayudar a predecir las señales de los observatorios de ondas gravitatorias", dijo Satyapa. "Con los experimentos ya en marcha y los futuros en línea, este es un momento emocionante para investigar la fusión de agujeros negros. Estamos en las primeras etapas de una nueva era en la exploración del universo ".
Desde 2016, un total de cuatro casos de ondas gravitatorias han sido detectados por instrumentos como el Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser (LIGO) y el Observatorio VIRGO. Sin embargo, estas detecciones fueron el resultado de fusiones de agujeros negros donde los agujeros negros eran todos más pequeños y menos masivos - entre ocho y 36 masas solares.
Los agujeros negros Supermassive, por otra parte, son mucho más masivos y producirán probablemente una firma de onda gravitacional mucho más grande mientras que continúan acercándose más cerca. Y en unos pocos cientos de millones de años, cuando estos pares finalmente se fusionen, la energía resultante producida por la masa que se convierte en ondas gravitacionales será increíble.
Concepción artística de dos agujeros negros fusionados, similares a los detectados por LIGO el 4 de enero de 2017. Crédito de la imagen: LIGO / Caltech
En la actualidad, detectores como LIGO y Virgo no son capaces de detectar las ondas gravitatorias creadas por pares Supermassive Black Hole. Este trabajo se está realizando mediante arreglos como el Observatorio Nanohertziano Norteamericano de Ondas Gravitacionales (NANOGrav), que se basa en pulsares de milisegundos de alta precisión para medir la influencia de las ondas gravitatorias sobre el espacio-tiempo.
La antena espacial de interferómetro láser propuesta (LISA), que será el primer detector de ondas gravitacionales basado en el espacio dedicado, también se espera que ayude en la búsqueda. Mientras tanto, la investigación de la onda gravitatoria ya se ha beneficiado inmensamente de esfuerzos colaborativos como el que existe entre Advanced LIGO y Advanced Virgo.
En el futuro, los científicos también anticipan que serán capaces de estudiar los interiores de las supernovas a través de la investigación de ondas gravitatorias. Esto es probable que revelen mucho sobre los mecanismos detrás de la formación de agujero negro. Entre todos estos esfuerzos en curso y futuros desarrollos, podemos esperar "escuchar" mucho más del Universo y las fuerzas más poderosas en el trabajo dentro de él.
Asegúrese de revisar esta animación que muestra cómo será la eventual fusión de dos de estos pares de agujeros negros, cortesía del Observatorio de Rayos X de Chandra:
Lectura adicional en:
With a little help from Google Translate for Business:
Por Matt Williams, para Universe Today Octubre 08 de 2017
Durante décadas, los astrónomos han sabido que los agujeros negros Supermassive (SMBHs) residen en el centro de la mayoría de las galaxias masivas. Estos agujeros negros, que van desde centenares de miles hasta miles de millones de masas solares, ejercen una poderosa influencia sobre la materia circundante y se cree que son la causa de los Núcleos Galácticos Activos (AGN). Durante el tiempo que los astrónomos han sabido acerca de ellos, han tratado de entender cómo SMBHs forma y evolucionar.
En dos estudios publicados recientemente, dos equipos internacionales de investigadores informan sobre el descubrimiento de cinco pares de agujeros negros recientemente descubiertos en los centros de galaxias distantes. Este descubrimiento podría ayudar a los astrónomos a arrojar nueva luz sobre cómo las SMBH se forman y crecen con el tiempo, sin mencionar cómo las fusiones de agujeros negros producen las ondas gravitacionales más fuertes en el Universo.
Los cuatro primeros candidatos de doble agujero negro fueron reportados en un estudio titulado "Buried AGNs in Advanced Fergus: Mid-Infrared Color Selection como Dual AGN Finder", dirigido por Shobita Satyapal, profesor de astrofísica en la Universidad George Mason. Este estudio fue aceptado para su publicación en The Astrophysical Journal y recientemente apareció en línea.
Datos ópticos y de rayos X en dos de los nuevos pares de agujeros negros descubiertos. Crédito de la imagen: NASA / CXC / Univ. de Victoria / S.Ellison et al./George Mason Univ./S.Satyapal et al./SDSS
El segundo estudio, que reportó el quinto candidato doble al agujero negro, fue dirigido por Sarah Ellison, profesora de astrofísica de la Universidad de Victoria. Recientemente se publicó en los Avisos Mensuales de la Real Sociedad Astronómica bajo el título "Descubrimiento de un Núcleo Galáctico Activo Doble con Separación de ~ 8 kpc". El descubrimiento de estos cinco pares de agujeros negros fue muy fortuito, dado que los pares son un hallazgo muy raro.
Como Shobita Satyapal explicó en un comunicado de prensa de Chandra:
"Los astrónomos encuentran solo agujeros negros supermasivos en todo el universo. Pero a pesar de que hemos predicho que crecen rápidamente cuando están interactuando, el crecimiento doble agujeros negros supermasivos han sido difíciles de encontrar.
Los pares de agujeros negros fueron descubiertos combinando datos de una serie de diferentes instrumentos basados en tierra y espaciales. Esto incluyó datos ópticos de la Sloan Digital Sky Survey (SDSS) y el Telescopio Binocular Grande (LBT) terrestre en Arizona con datos de infrarrojo cercano del Explorador de Infrarrojos de Campo Amplio (WISE) y datos de rayos X de Chandra de la NASA Observatorio de rayos X.
Por el bien de sus estudios, Satyapal, Ellison, y sus respectivos equipos trataron de detectar AGN dual, que se cree que es una consecuencia de las fusiones galácticas. Comenzaron consultando datos ópticos del SDSS para identificar galaxias que parecían estar en proceso de fusión. Los datos de la encuesta WISE de todo el cielo se utilizaron entonces para identificar aquellas galaxias que mostraban los AGN más potentes.
Ilustración de un par de agujeros negros. Crédito de la imagen: NASA / CXC / A.Hobart
Luego consultaron datos del Espectrómetro avanzado de imagen de CCD de Chandra (ACIS) y el LBT para identificar siete galaxias que parecían estar en una fase avanzada de fusión. El estudio conducido por Ellison también confió en los datos ópticos proporcionados por el cartografiar cerca Galaxias en el observatorio del punto de Apache (MaNGA) encuesta para señalar uno de los pares nuevos del agujero negro.
A partir de los datos combinados, encontraron que cinco de las siete galaxias que se fusionaban albergaban posibles AGNs dobles, que estaban separados por menos de 10 kiloparsecs (más de 30.000 años luz). Esto fue evidenciado por los datos infrarrojos proporcionados por WISE, que era consistente con lo que se predice de rápido crecimiento de los agujeros negros supermasivos.
Además, los datos de Chandra mostraron pares estrechamente separados de fuentes de rayos X, lo que también es consistente con agujeros negros que tienen materia que lentamente se acrece sobre ellos. Estos datos infrarrojos y de rayos X también sugirieron que los agujeros negros supermasivos están enterrados en grandes cantidades de polvo y gas. Como Ellison indicó, estos hallazgos fueron el resultado de un trabajo minucioso que consistía en clasificar a través de múltiples longitudes de onda de datos:
"Nuestro trabajo demuestra que la combinación de la selección infrarroja con el seguimiento de rayos X es una manera muy eficaz de encontrar estos pares de agujeros negros. Los rayos X y la radiación infrarroja son capaces de penetrar las oscuras nubes de gas y polvo que rodean estos pares de agujeros negros, y la visión aguda de Chandra es necesaria para separarlos ".
Impresión del artista del sistema binario del agujero negro en el proceso de la fusión. Crédito de imagen: Bohn et al.
Antes de este estudio, se habían confirmado menos de diez pares de agujeros negros crecientes basados en estudios de rayos X, y éstos eran principalmente por casualidad. Este último trabajo, que detectó cinco pares de agujeros negros utilizando datos combinados, fue afortunado y significativo. Aparte de reforzar la hipótesis de que los agujeros negros supermasivos se forman a partir de la fusión de agujeros negros más pequeños, estos estudios también tienen serias implicaciones para la investigación de ondas gravitatorias.
"Es importante entender cómo son los pares de agujeros negros supermasivos comunes, para ayudar a predecir las señales de los observatorios de ondas gravitatorias", dijo Satyapa. "Con los experimentos ya en marcha y los futuros en línea, este es un momento emocionante para investigar la fusión de agujeros negros. Estamos en las primeras etapas de una nueva era en la exploración del universo ".
Desde 2016, un total de cuatro casos de ondas gravitatorias han sido detectados por instrumentos como el Observatorio de Ondas Gravitacionales del Interferómetro Láser (LIGO) y el Observatorio VIRGO. Sin embargo, estas detecciones fueron el resultado de fusiones de agujeros negros donde los agujeros negros eran todos más pequeños y menos masivos - entre ocho y 36 masas solares.
Los agujeros negros Supermassive, por otra parte, son mucho más masivos y producirán probablemente una firma de onda gravitacional mucho más grande mientras que continúan acercándose más cerca. Y en unos pocos cientos de millones de años, cuando estos pares finalmente se fusionen, la energía resultante producida por la masa que se convierte en ondas gravitacionales será increíble.
Concepción artística de dos agujeros negros fusionados, similares a los detectados por LIGO el 4 de enero de 2017. Crédito de la imagen: LIGO / Caltech
En la actualidad, detectores como LIGO y Virgo no son capaces de detectar las ondas gravitatorias creadas por pares Supermassive Black Hole. Este trabajo se está realizando mediante arreglos como el Observatorio Nanohertziano Norteamericano de Ondas Gravitacionales (NANOGrav), que se basa en pulsares de milisegundos de alta precisión para medir la influencia de las ondas gravitatorias sobre el espacio-tiempo.
La antena espacial de interferómetro láser propuesta (LISA), que será el primer detector de ondas gravitacionales basado en el espacio dedicado, también se espera que ayude en la búsqueda. Mientras tanto, la investigación de la onda gravitatoria ya se ha beneficiado inmensamente de esfuerzos colaborativos como el que existe entre Advanced LIGO y Advanced Virgo.
En el futuro, los científicos también anticipan que serán capaces de estudiar los interiores de las supernovas a través de la investigación de ondas gravitatorias. Esto es probable que revelen mucho sobre los mecanismos detrás de la formación de agujero negro. Entre todos estos esfuerzos en curso y futuros desarrollos, podemos esperar "escuchar" mucho más del Universo y las fuerzas más poderosas en el trabajo dentro de él.
Asegúrese de revisar esta animación que muestra cómo será la eventual fusión de dos de estos pares de agujeros negros, cortesía del Observatorio de Rayos X de Chandra:
Lectura adicional en:
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