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Una burbuja de gas caliente se desliza en el agujero negro supermasivo de nuestra galaxia

En el centro de nuestra galaxia hay un enorme agujero negro, rodeado por un remolino de gas caliente brillante que forma una estructura de anillo alrededor del propio agujero negro. Esta estructura fue capturada en la primera imagen del agujero negro supermasivo, llamado Sagitario A *, que se lanzó a principios de este año. Ahora, los científicos han descubierto una rareza en este entorno dramático, detectando una burbuja de gas caliente que orbita alrededor del agujero negro y su estructura de anillo.

Sagittarius A* and animation of the hot spot around it

Como se muestra en esta animación de video, la burbuja de gas caliente se mueve alrededor del agujero negro de una manera similar a la forma en que la Tierra orbita alrededor del sol. Esta burbuja de gas no se vio en la imagen de Sagitario A * (que fue capturada por una colaboración llamada Event Horizon Telescope), sino que se dedujo de las observaciones utilizando el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA).

Esta es la primera imagen de Sagitario A* (o Sgr A* para abreviar), el agujero negro supermasivo en el centro de nuestra galaxia. Es la primera evidencia visual directa de la presencia de este agujero negro. Fue capturado por el Event Horizon Telescope (EHT), un conjunto que unió ocho observatorios de radio existentes en todo el planeta para formar un solo telescopio virtual "del tamaño de la Tierra". El telescopio lleva el nombre del "horizonte de eventos", el límite del agujero negro más allá del cual ninguna luz puede escapar.

Un hecho notable sobre la burbuja es la tremenda velocidad a la que se mueve, según el investigador principal Maciek Wielgus del Instituto Max Planck de Radioastronomía. «Creemos que estamos viendo una burbuja caliente de gas que gira alrededor de Sagitario A * en una órbita similar en tamaño a la del planeta Mercurio, pero haciendo un bucle completo en solo unos 70 minutos», dijo Wielgus en un comunicado. «¡Esto requiere una velocidad alucinante de aproximadamente el 30% de la velocidad de la luz!»

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El descubrimiento se realizó utilizando datos recopilados para el proyecto Event Horizon Telescope, del que Wielgus y sus colegas también formaron parte. Algunas de estas observaciones captaron las secuelas de una llamarada de rayos X, que se cree que es causada por gas caliente cerca del agujero negro. En este caso, los investigadores vieron la llamarada no solo en la longitud de onda de los rayos X, sino también en las longitudes de onda de radio. Eso apoya la idea de una burbuja de gas caliente que emite llamaradas, que se pueden usar para estudiar el campo magnético del agujero negro.

Los investigadores ahora quieren hacer más observaciones del agujero negro y su entorno utilizando ALMA y el instrumento GRAVITY en el Very Large Telescope y esperan observar directamente una burbuja de gas en órbita. Esto podría ayudarles a comprender más sobre la física de las condiciones extremas cerca de agujeros negros muy grandes.

«Con suerte, algún día, nos sentiremos cómodos diciendo que ‘sabemos’ lo que está sucediendo en Sagitario A *», dijo Wielgus.

La investigación se publica en la revista Astronomy & Astrophysics.

Diego Bastarrica
Diego Bastarrica es periodista y docente de la Universidad Diego Portales de Chile. Especialista en redes sociales…
Vea la aterradora escala de un agujero negro supermasivo
agujero negro supermasivo aterradora escala

Esta semana es la semana de los agujeros negros, y la NASA está celebrando compartiendo algunas visualizaciones impresionantes de agujeros negros, incluida una visualización francamente inquietante para ayudarlo a imaginar cuán grande es un agujero negro supermasivo. Los agujeros negros supermasivos se encuentran en el centro de las galaxias (incluida la nuestra) y, en términos generales, cuanto más grande es la galaxia, más grande es el agujero negro.
Ilustración del agujero negro Sagitario A* en el centro de la Vía Láctea. Observatorio Internacional de Géminis/NOIRLab/NSF/AURA/J. DA Silva/(Spaceengine) Agradecimientos: M. Zamani (NOIRLab de NSF)
Mientras que un agujero negro típico pesa hasta alrededor de 10 veces la masa del sol, los agujeros negros supermasivos pueden pesar millones o incluso miles de millones de veces la masa del sol. Sin embargo, estos objetos son increíblemente densos, y es difícil imaginar cuán grande sería un objeto así. Ese es el punto de esta comparación de video, que muestra el tamaño de diferentes tipos de agujeros negros en comparación con nuestro sistema solar, escalados de acuerdo con sus sombras.

NASA Animation Sizes Up the Biggest Black Holes

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Inédita imagen de un agujero negro supermasivo arrojando un chorro de materia
agujero negro arrojando chorro de materia

Además de atraer cualquier cosa que se acerque a ellos, los agujeros negros ocasionalmente pueden expulsar materia a velocidades muy altas. Cuando las nubes de polvo y gas se acercan al horizonte de eventos de un agujero negro, parte de él caerá hacia adentro, pero algunos pueden ser redirigidos hacia afuera en ráfagas altamente energéticas, lo que resulta en dramáticos chorros de materia que se disparan a velocidades cercanas a la velocidad de la luz. Los chorros pueden propagarse por miles de años luz, con un chorro emergiendo de cada uno de los polos del agujero negro en un fenómeno que se cree que está relacionado con el giro de estos.
Los científicos que observan el núcleo de radio compacto de M87 han descubierto nuevos detalles sobre el agujero negro supermasivo de la galaxia. En la concepción de este artista, el chorro masivo de materia del agujero negro se ve elevándose desde el centro del agujero negro. Las observaciones en las que se basa esta ilustración representan la primera vez que el chorro y la sombra del agujero negro se han fotografiado juntos, dando a los científicos nuevos conocimientos sobre cómo los agujeros negros pueden lanzar estos poderosos chorros. S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)
Algunos de los chorros más grandes del universo conocido provienen de los enormes agujeros negros en el centro de las galaxias, llamados agujeros negros supermasivos. Y ahora, por primera vez, los astrónomos han fotografiado un agujero negro supermasivo expulsando uno de esos chorros. El agujero negro en cuestión es el famoso en el corazón de la galaxia Messier 87, que es conocida por ser el primer agujero negro fotografiado por una colaboración llamada Event Horizon Telescope (EHT). Usando una asociación similar de telescopios en todo el mundo, los astrónomos pudieron capturar este monstruoso agujero negro arrojando materia en un chorro.
Esta imagen de GMVA+ALMA muestra la sombra del chorro y el agujero negro de M87 juntos por primera vez, dando a los científicos el contexto necesario para comprender dónde se formó el poderoso chorro. Las nuevas observaciones también revelaron que el anillo del agujero negro, que se muestra en el recuadro, es un 50% más grande de lo que los científicos creían anteriormente. R.-S. Lu (SHAO), E. Ros (MPIfR), S. Dagnello (NRAO/AUI/NSF)
Las observaciones también han dado una nueva visión del agujero negro en sí. "Las imágenes originales del EHT revelaron solo una parte del disco de acreción que rodea el centro del agujero negro. Al cambiar las longitudes de onda de observación de 1,3 milímetros a 3,5 milímetros, podemos ver más del disco de acreción, y ahora el chorro, al mismo tiempo", dijo uno de los investigadores, Toney Minter, en un comunicado. "Esto reveló que el anillo alrededor del agujero negro es un 50% más grande de lo que creíamos anteriormente".

Las observaciones fueron tomadas con radiotelescopios, incluyendo conjuntos potentes como el Global mm-VLBI Array (GMVA) y el Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), que utilizan muchos platos más pequeños que trabajan juntos para observar fuentes de radio muy distantes. Al combinar los esfuerzos de diferentes observatorios, los astrónomos podrían obtener una mejor visión de este famoso agujero negro. Sabían que el agujero negro estaba emitiendo chorros, pero no sabían exactamente cómo o dónde se estaban formando esos chorros.

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Un par de agujeros negros supermasivos a punto de fusionarse
hubble agujeros negros supermasivos a punto de fusionarse cu  sares

Los corazones de algunas galaxias brillan tan intensamente que se les da un nombre especial: cuásares. Alimentadas por agujeros negros supermasivos en el centro de estas galaxias, estas regiones emiten enormes cantidades de luz a medida que el gas cae hacia el agujero negro y se calienta, lo que resulta en un brillo tan poderoso como más de 100 mil millones de estrellas. Recientemente, los astrónomos que usan el Telescopio Espacial Hubble vieron dos de estos cuásares ardiendo intensamente en el cielo nocturno, y están en curso de colisión.

El par de cuásares, conocido como SDSS J0749 + 2255, son de algunas de las primeras etapas del universo cuando tenía solo 3 mil millones de años. Las dos galaxias que albergan los cuásares están en proceso de fusión, y eventualmente, las dos se unirán para formar una enorme galaxia.
El concepto de este artista muestra el brillante resplandor de dos cuásares que residen en los núcleos de dos galaxias que están en el caótico proceso de fusión. El tira y afloja gravitacional entre las dos galaxias enciende una tormenta de fuego de nacimiento de estrellas. ILUSTRACIÓN: NASA, ESA, Joseph Olmsted (STScI)
Los dos agujeros negros están a solo 10.000 años luz de distancia, y tardarán diez millones de años en fusionarse. Eso puede sonar como mucho tiempo, pero es inminente en términos galácticos. Observar el par puede ayudar a los astrónomos a aprender sobre el universo temprano y cómo se forman las galaxias grandes.

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